USE OF SCADA SYSTEMS FOR EFFICIENT ENERGY MANAGEMENT IN AGROINDUSTRY

Abstract

Introduction: The present study analyzes the use of SCADA systems (Supervisory Control and Data Acquisition) as a tool for efficient energy management in the agro-industrial sector, which is characterized by high energy demand in processes such as irrigation, refrigeration, and storage. The research aimed to develop and simulate, through the CoDeSys software, a computational model of automated irrigation capable of monitoring and controlling critical variables of energy consumption in real time. Based on theoretical frameworks of industrial automation, energy efficiency, and sustainability, the study adopts ISO 50001 as its theoretical foundation, as well as studies that emphasize the integration of SCADA, fuzzy control, and the Internet of Things (IoT) within the context of Industry 4.0. The methodology involved modeling a system composed of sensing, actuation, and intelligent control modules, which was subjected to different experimental scenarios simulating environmental variations and operational failures. The results indicated average reductions of 12.5% in water consumption and 9.3% in energy consumption compared to conventional systems, in addition to efficiency gains and immediate response to failures. The discussions demonstrate that automation combined with intelligent control enhances the rational use of resources and contributes to the environmental and economic sustainability of the sector. The study reinforces the importance of automated energy management in promoting competitiveness and sustainability, in alignment with Sustainable Development Goals (SDGs) 7, 9, 12, and 13 of the 2030 Agenda. Objective: The objective of this study is to develop and simulate, through CoDeSys software, a computational model of automated irrigation based on SCADA systems (Supervisory Control and Data Acquisition) aimed at efficient energy management in agroindustry. Theoretical Framework: It is based on concepts of industrial automation, energy efficiency, and sustainability, supported by previous research and the ISO 50001 guidelines (ABNT, 2018). The integration between SCADA, fuzzy control, and the Internet of Things (IoT) in the context of Industry 4.0 is emphasized. Method: The study employed simulations in the CoDeSys environment, modeling an irrigation system composed of sensing, actuation, and intelligent control modules. Three experimental scenarios were tested, considering climatic variations, operational failures, and unexpected events, with data collection on water, energy, and efficiency. Results and Discussion: The results showed an average reduction of 12.5% in water consumption and 9.3% in energy consumption compared to conventional systems, demonstrating efficiency and sustainability gains. The fuzzy control exhibited better performance under environmental variations, strengthening data-driven decisionmaking. Research Implications: The application of SCADA fostered technological, economic, and environmental advances, aligned with SDGs 7, 9, 12, and 13, reinforcing the role of intelligent automation in the energy transition of the agro-industrial sector. Originality/Value: The study stands out for integrating emerging technologies and applying simulation to the agro-industrial context, offering a practical contribution to sustainable energy management and advancing Industry 4.0 in rural environments.

Alternate abstract:

Introdução: O presente estudo analisa o uso de sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) como ferramenta para a gestão eficiente de energia na agroindústria, setor caracterizado por alta demanda energética em processos como irrigação, refrigeração e armazenamento. A pesquisa teve como propósito desenvolver e simular, por meio do software CoDeSys, um modelo computacional de irrigação automatizada capaz de monitorar e controlar variáveis críticas de consumo energético em tempo real. Fundamentado em referenciais sobre automação industrial, eficiência energética e sustentabilidade, o trabalho adota como base teórica a norma ISO 50001 e estudos que destacam a integração entre SCADA, controle fuzzy e Internet das Coisas no contexto da Indústria 4.0. A metodologia consistiu na modelagem de um sistema composto por módulos de sensoriamento, atuação e controle inteligente, submetido a diferentes cenários experimentais simulando variações ambientais e falhas operacionais. Os resultados indicaram reduções médias de 12,5% no consumo de água e 9,3% no consumo de energia em comparação a sistemas convencionais, além de ganhos de eficiência e resposta imediata a falhas. As discussões demonstram que a automação aliada ao controle inteligente potencializa o uso racional de recursos e contribui para a sustentabilidade ambiental e econômica do setor. O estudo reforça a importância da gestão energética automatizada na promoção da competitividade e da sustentabilidade, em conformidade com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável 7, 9, 12 e 13 da Agenda 2030. Objetivo: O objetivo deste estudo é desenvolver e simular, por meio do software CoDeSys, um modelo computacional de irrigação automatizada baseado em sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) voltado à gestão eficiente de energia na agroindústria. Referencial Teórico: Fundamenta-se em conceitos de automação industrial, eficiência energética e sustentabilidade, com base em pesquisas anteriores e nas diretrizes da ISO 50001 (ABNT, 2018). Destaca-se a importância da integração entre SCADA, controle fuzzy e Internet das Coisas (IoT) no contexto da Indústria 4.0. Método: O trabalho empregou simulações no ambiente CoDeSys, modelando um sistema de irrigação composto por módulos de sensoriamento, atuação e controle inteligente. Foram testados três cenários experimentais, contemplando variações climáticas, falhas operacionais e eventos inesperados, com coleta de dados de água, energia e eficiência. Resultados e Discussão: Os resultados mostraram redução média de 12,5% no consumo de água e 9,3% no consumo de energia em comparação a sistemas convencionais, evidenciando ganhos de eficiência e sustentabilidade. O controle fuzzy demonstrou melhor desempenho frente às variações ambientais, fortalecendo a tomada de decisão baseada em dados. Implicações da Pesquisa: A aplicação de SCADA promoveu avanços tecnológicos, econômicos e ambientais, com aderência aos ODS 7, 9, 12 e 13, reforçando o papel da automação inteligente na transição energética da agroindústria. Originalidade/Valor: O estudo destaca-se pela integração de tecnologias emergentes e pela simulação aplicada ao contexto agroindustrial, oferecendo uma contribuição prática para a gestão energética sustentável e para o avanço da Indústria 4.0 no meio rural.

Alternate abstract:

Introdución: El presente estudio analiza el uso de sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) como herramienta para la gestión eficiente de la energía en la agroindustria, un sector caracterizado por una alta demanda energética en procesos como riego, refrigeración y almacenamiento. La investigación tuvo como propósito desarrollar y simular, mediante el software CoDeSys, un modelo computacional de riego automatizado capaz de monitorear y controlar variables críticas de consumo energético en tiempo real. Fundamentado en referencias sobre automatización industrial, eficiencia energética y sostenibilidad, el trabajo adopta como base teórica la norma ISO 50001 y estudios que destacan la integración entre SCADA, control difuso (fuzzy control) e Internet de las Cosas (IoT) en el contexto de la Industria 4.0. La metodología consistió en la modelización de un sistema compuesto por módulos de sensado, actuación y control inteligente, sometido a diferentes escenarios experimentales que simulan variaciones ambientales y fallas operativas. Los resultados indicaron reducciones promedio del 12,5% en el consumo de agua y del 9,3% en el consumo de energía en comparación con sistemas convencionales, además de ganancias en eficiencia y respuesta inmediata ante fallas. Las discusiones demuestran que la automatización aliada al control inteligente potencia el uso racional de los recursos y contribuye a la sostenibilidad ambiental y económica del sector. El estudio refuerza la importancia de la gestión energética automatizada en la promoción de la competitividad y la sostenibilidad, en conformidad con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 7, 9, 12 y 13 de la Agenda 2030. Objetivo: El objetivo de este estudio es desarrollar y simular, mediante el software CoDeSys, un modelo computacional de riego automatizado basado en sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) orientado a la gestión eficiente de la energía en la agroindustria. Marco Teórico: Se fundamenta en conceptos de automatización industrial, eficiencia energética y sostenibilidad, basándose en investigaciones previas y en las directrices de la norma ISO 50001 (ABNT, 2018). Se destaca la importancia de la integración entre SCADA, control difuso e Internet de las Cosas (IoT) en el contexto de la Industria 4.0. Método: El trabajo empleó simulaciones en el entorno CoDeSys, modelando un sistema de riego compuesto por módulos de sensado, actuación y control inteligente. Se probaron tres escenarios experimentales que contemplan variaciones climáticas, fallas operativas y eventos inesperados, con recolección de datos de agua, energía y eficiencia. Resultados y Discusión: Los resultados mostraron una reducción promedio del 12,5% en el consumo de agua y del 9,3% en el consumo de energía en comparación con sistemas convencionales, evidenciando mejoras en eficiencia y sostenibilidad. El control difuso demostró un mejor desempeño frente a las variaciones ambientales, fortaleciendo la toma de decisiones basada en datos. Implicaciones de la investigación: La aplicación de SCADA promovió avances tecnológicos, económicos y ambientales, con alineación a los ODS 7, 9, 12 y 13, reforzando el papel de la automatización inteligente en la transición energética de la agroindustria. Originalidad/Valor: El estudio se destaca por la integración de tecnologías emergentes y por la simulación aplicada al contexto agroindustrial, ofreciendo una contribución práctica a la gestión energética sostenible y al avance de la Industria 4.0 en el ámbito rural.