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.