[pt] O setor de refrigeração tem um papel fundamental e crescente na vida moderna. Seus usos vão desde processos industriais até conservação de alimentos passando por aplicações de conforto térmico. Tamanho peso econômico também se reflete nas emissões de poluentes do segmento. Acordos internacionais têm sido implementados com o objetivo de substituir fluidos refrigerantes que são danosos à camada de ozônio ou com alto potencial de aquecimento global. Outras abordagens visam reduzir o nível de emissões por meio da diminuição do consumo energético da operação de sistemas de refrigeração. Nesse sentido, este trabalho investiga a implementação de uma estratégia baseada em controle preditivo para sistemas de expansão direta. O objetivo foi verificar se o controlador baseado nessa abordagem seria capaz de controlar a temperatura interna de um ambiente. Os resultados mostram que o controlador proposto foi eficaz nessa tarefa para o caso de temperaturas externas constantes, porém ineficaz em contexto dinâmico. Quando o desempenho dessa abordagem foi comparado àquele de um mesmo sistema operando com controlador de duas velocidades, os resultados foram inferiores. A estratégia de controle preditivo foi capaz de manter a temperatura do ambiente refrigerado dentro da faixa desejada em 53 por cento do tempo contra 96 por cento do esquema de duas velocidades. Em paralelo, estudou-se também a aplicação do método de estimação estados em horizonte móvel. O objetivo foi discutir se era possível inferir parâmetros do ciclo de refrigeração sem efetivamente mensurá-los. Os resultados mostram que o modelo de refrigeração proposto é observável em condições externas constantes. Além disso, uma comparação de desempenho entre o sistema operando com fluidos diferentes foi realizada. O intuito foi mostrar as possibilidades do método de estimação no que tange o cálculo de indicadores de desempenho. / [en] The refrigeration sector has a fundamental and growing role in modern life. Its uses range from industrial processes and food preservation to applications of thermal comfort. Its economic weight size is reflected in the level of pollutant emissions of the segment. International agreements have been implemented with the objective of replacing refrigerant fluids that are harmful to the ozone layer or with a high global warming potential. These initiatives seek to mitigate the direct impact of the release of gases into the atmosphere. Other approaches aim to reduce the level of emissions by reducing the energy consumption of the operation of these systems.In this sense, this work investigates the implementation of a strategy based on predictive control for direct expansion systems. The objective was to verify if the control strategy based on this approach would be able to keep the internal temperature of an room within a defined range. The results show that the proposed control scheme was effective for the case of constant external temperatures, but ineffective in a dynamic context. Comparing the performance of this approach to the same system operating with a two velocities control scheme, the results were inferior. The predictive control strategy was able to keep the temperature within the desired range in 53 per cent of the simulation time versus 96 per cent of the two velocity aproach. In parallel, the application of the estimation method states in moving horizon was also studied. The objective was to discuss whether it was possible to infer parameters of the refrigeration cycle without actually measuring them. The results show that the refrigeration model proposed is observable under constant external conditions. In addition, a performance comparison between the system operating with different fluids was performed. The goal was to show the possibilities of this estimation method with respect to the calculation of performance metrics.

[pt] O objetivo principal desta dissertação é o de buscar formas de modelar e controlar, adequadamente, condicionadores de ar de janela, pois tratam-se de máquinas que possuem um elevado consumo de energia, perdendo somente para o chuveiro elétrico. A contribuição do mesmo para a demanda do setor doméstico é da ordem de 7 %. As pesquisas de posse de eletrodomésticos mostram que somente 6 % dos domicílios têm instalada tal tipo de máquina, o que representa um expressivo potencial de crescimento para os próximos anos na aquisição deste produto. É oportuno observar que em edifí­cios comerciais, 48 % da energia é consumida com refrigeração, o que implica na necessidade de novos projetos em que centrais de grande porte sejam implantadas, visando um gasto comparativamente menor ao somatório de aparelhos individuais. / [en] This work involves the modeling of window air conditioners, with the purpose to obtain the electrical potential consume by itself, related to the medium external temperature. To obtain such goal, it was necessary the study of all features which involve their several components, aiming the conduct fitted from the parts, due to the result expected. It was made a public research with the users from these equipments. From this result, it was developed a stochastic model to be used in energy demand from a specific region, considering that the equipment / machine in use shows similar qualifications. After that, it was added to the system of machine a direct load control, which delay the compressor, obtaining an efficient working from it (saving demand), without affecting deeply normal using conditions. Finally, comparing two examples mentioned above, it was concluded that in the less powerful equipment (air conditioner) the thermal control with changed features, had good results, while more powerful equipments are more economic with direct load control. / [es] Esta disertación tiene como objetivo principal buscar formas de modelar y controlar adecuadamente, equipos de aire acondicionado de tipo ventana, por tratarse de equipos que poseen un alto consumo de energía, superado tan solo por la ducha eléctrica. La contribución de éste para la demanda del sector doméstico es del orden de 7 %. Las investigaciones sobre la pose de electrodomésticos muestran que sólo el 6 % de los domicilios tiene instalada tal tipo de máquina, lo que representa um expresivo potencial de crescimiento en la adquisición de este producto para los próximos años. Es oportuno observar que en edificios comerciales, 48 % de la energia consumida se refiere a refrigeración, lo que nos lleva a la necesidad de nuevos proyectos donde, centrales de grande porte seam implantadas, para conseguir un gasto comparativamente menor a la suma de equipos individuales.