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Proveedor Auditado Los intercambiadores de calor de placas de juntas y bastidores están entre los diseños más eficientes, por lo que también están entre los diseños más comunes en sistemas de procesamiento. Las juntas entre las placas guían el flujo del producto y los fluidos de calefacción/refrigeración a través de canales alternos.
A medida que los fluidos calientes pasan por las placas, el calor se transfiere del lado caliente al frío, disminuyendo la temperatura del lado caliente y aumentando la temperatura del lado frío.
Clave para operaciones eficientes, los intercambiadores de calor deben mantener la velocidad de fluido suficiente a través de las placas para transferir calor, al tiempo que controlan las caídas de presión que pueden interrumpir el funcionamiento.
Los sistemas suelen emplear intercambiadores de calor de placas y marcos para la pasteurización, refrigeración de leche cruda y calentamiento CIP (limpieza in situ). Dada su idoneidad para productos con baja a media viscosidad y pocas o ninguna partícula, los intercambiadores de calor de placas también se utilizan comúnmente para bebidas, cerveza, mosto, huevos, salsas, y la mayoría de los productos lácteos.
En el procesamiento de la leche, la leche refrigerada se calienta, por ejemplo, de 4 °C a una temperatura de pasteurización de 72 °C y se mantiene a esa temperatura durante 15 segundos y se enfría de nuevo a 4 °C.
El calor siempre se transfiere de sustancias más calientes a sustancias más frías, por lo que durante la pasteurización, los intercambiadores de calor utilizan calor de la leche pasteurizada para calentar la leche fría, lo que ahorra energía de calefacción y refrigeración. El proceso se llama intercambio regenerativo de calor o recuperación de calor, que típicamente alcanza el 90% y alcanza hasta el 95% de recuperación de calor de la leche pasteurizada. La recuperación es menor para los productos con mayor contenido de grasa, como la mezcla de helados y helados. La regeneración tiene un impacto positivo en el ahorro de energía, los costos de capital y la eficiencia de su operación. La transferencia de calor se produce rápidamente cuando el diferencial de temperatura es alto
El diseño de las placas corrugadas crea una superficie total grande pero compacta para transferir calor. La zona de transferencia de calor de las placas presenta un patrón de espiga que crea una alta turbulencia que aumenta la transferencia de calor y ayuda a la limpieza durante el CIP.
El área de distribución de planchas garantiza un flujo uniforme de fluido sobre toda la plancha para maximizar la transferencia de calor. Una distribución de flujo optimizada también reduce las zonas de temperatura irregular que contribuyen a la contaminación.
Mientras que la estrecha trayectoria de flujo de los intercambiadores de calor de placas crea un intercambio de calor eficiente, la estrecha trayectoria también limita su capacidad de procesar fluidos a aquellos con baja a media viscosidad y pocas partículas suspendidas que pueden resultar en la incrustación de partículas atrapadas en los puntos de contacto de placas.
Para fluidos que contienen partículas, hay dos soluciones disponibles:
Ambos permiten que las partículas pasen a través mientras minimizan la contaminación.
En lugar de transferir calor a través de placas paralelas, los intercambiadores de calor de tubos y conchas transfieren calor entre un haz de tubos rodeado por un recipiente de conchas grande. Los fluidos que pasan por los tubos intercambian calor con los fluidos que pasan por los tubos contenidos en la concha.
Debido a que el diámetro de los tubos es típicamente mayor que el espacio entre las placas en los intercambiadores de calor de placas, los intercambiadores de tubos y carcasas son adecuados para aplicaciones en las que el producto es más viscoso (resistente al flujo), o contiene partículas de alta densidad. El tamaño máximo de las partículas depende del diámetro del tubo. Los intercambiadores de calor tubulares pueden funcionar normalmente más tiempo entre limpiezas que los intercambiadores de calor de placas en aplicaciones de temperaturas ultra altas.
El principio básico de la cáscara y el tubo mueve el producto a través de un haz de tubos paralelos con fluido de calentamiento entre y alrededor de los tubos.
Un intercambiador de calor tubular concéntrico dispone de tubos de diferentes diámetros colocados concéntricamente entre sí, lo que es especialmente eficiente en la calefacción o refrigeración porque los fluidos de calefacción/refrigeración fluyen en ambos lados de los tubos de producto. Los tubos de producto pueden dimensionarse para cumplir los requisitos de viscosidad y partículas. Un tubo concéntrico es especialmente adecuado para fluidos no newtonianos de alta viscosidad cuya viscosidad cambia bajo presión (champú, esmalte de uñas, ketchup).
Como con otros diseños de intercambiador de calor, los intercambiadores de tubos y conchas están configurados para que el producto y los fluidos de calefacción/refrigeración fluyan en direcciones opuestas. Por ejemplo, el líquido de producto frío viaja de derecha a izquierda en el intercambiador de calor mientras que el líquido de calentamiento viaja de izquierda a derecha sobre los tubos de producto. La configuración de contador-flujo aprovecha las diferencias de temperatura maximizadas para una transferencia de calor más eficiente.
La línea Pharma de un fabricante de intercambiador de calor de tubos y conchas funciona a presiones de hasta 10 bares y temperaturas de funcionamiento De 150°C.
Los intercambiadores de calor con láminas de tubo doble hacen que las fugas sean fáciles de detectar porque aparecen en la junta de la placa de tubo exterior. El líquido de calentamiento se sella en la carcasa por la primera lámina de tubo y la segunda lámina de tubo sella el producto. En caso de fuga, la fuga de cualquiera de los fluidos se detecta fácilmente visualmente.
Los intercambiadores de calor de tubos y conchas son especialmente eficaces en la industria farmacéutica, donde la higiene de los productos y la demanda de aislar los productos de los fluidos de calefacción/refrigeración son especialmente altas. Para satisfacer las demandas de la industria, los intercambiadores de calor tubulares de alta calidad controlan el crecimiento de microbios y evitan la contaminación cruzada.
Algunos de los diseños más recientes de tubo en tubo para aplicaciones farmacéuticas presentan una alta fuerza de cizallamiento y turbulencia para mantener una transferencia eficiente del calor mientras se reduce la biopelícula.
Los intercambiadores de calor más pequeños y ligeros diseñados para espacios más estrechos pueden ser sustitutos eficaces de los intercambiadores de calor de tubos más grandes. Cuentan con los mismos flujos de fluidos calientes y fríos a través de canales alternos que crean una alta turbulencia para una alta eficiencia de transferencia de calor, mientras que utilizan un área de transferencia de calor un 50-80% menos
Los numerosos procesos que intervienen en la fabricación de alimentos, productos químicos, productos farmacéuticos, cosméticos, productos sanitarios y de belleza requieren una transferencia de calor fiable que evita la contaminación de productos viscosos y pegajosos. En esos procesos, los intercambiadores de calor de superficie raspada son la elección correcta.
Su capacidad para procesar fluidos con un alto número de partículas o alta viscosidad los hace más eficientes en esas aplicaciones.
Aplicaciones de procesamiento típicas:
Están diseñados específicamente para un manejo suave del producto para evitar interferencias con la calidad y consistencia del producto.
Los intercambiadores de superficie raspada se montan normalmente verticalmente. En el interior, un motor eléctrico hace girar un rotor equipado con hojas raspadoras. Para evitar daños en el producto, los rotores y el producto se mueven a través del intercambiador de calor en la misma dirección, con el producto entrando en la parte inferior y saliendo por la parte superior.
Los intercambiadores de calor de superficie raspada son comunes en las industrias de alimentos y cuidado personal. Para garantizar una producción continua es necesario una transferencia uniforme del calor, pero la consistencia o el contenido de algunos productos alimenticios dificulta la transferencia eficaz del calor. Los intercambiadores de calor de superficie raspada satisfacen la necesidad de eficiencia manteniendo el producto fuera de las paredes y en la mezcla donde pertenece.
En el procesamiento de productos lácteos, los productos tienen un alto contenido de proteínas que pueden ensuciar los intercambiadores. La suciedad se produce cuando los fluidos procesados se adhieren a las superficies internas y se acumulan con el tiempo, lo que reduce la eficiencia, por lo que parte de un buen programa de higiene incluye el uso de equipos que permanecen limpios durante mucho tiempo y son fáciles de limpiar durante el CIP.
El ensuciamiento puede aumentar la presión, por lo que los intercambiadores de calor sujetos a ensuciamiento o incrustación deben limpiarse periódicamente. Un lodo o una capa de cal ligera en el tubo reduce su eficiencia térmica. Dado que la dificultad de limpieza aumenta a medida que aumenta el grosor de la cal o los depósitos, los operadores deben realizar comprobaciones rutinarias para atrapar las fuentes de incrustación en forma temprana.
En resumen, los intercambiadores de calor agregan valor a las operaciones farmacéuticas, alimentarias y de bebidas de varias maneras únicas
Los intercambiadores de calor calientan los fluidos de limpieza que eliminan los residuos de los componentes del sistema.
Los intercambiadores de calor crean temperaturas consistentes para pasteurizar y CIP.
Calientan el agua para un lavado eficaz de los equipos de producción de alimentos (tanques y tuberías).
Pueden colocarse sobre patines para un posicionamiento flexible de equipos CIP de tamaño reducido.
Los intercambiadores de calor son CIPable porque sus diseños inducen turbulencia cuando los sistemas mantienen un caudal suficiente.
Transfieren calor sin contaminar los fluidos calentados.
Ahorro de energía: La transferencia de calor regenerativo ahorra energía mediante la reutilización de fluidos calentados para calentar líquidos en ciclos repetibles.
Intercambiadores de calor líquido a líquido
Un intercambiador de calor líquido-líquido es un dispositivo utilizado para transferir calor de un líquido a otro, generalmente pasando los dos fluidos cerca uno del otro pero separados por una barrera. Se utilizan comúnmente para hacer la producción más eficiente energéticamente.
En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de intercambiadores de calor líquido a líquido, además de las aplicaciones y consideraciones de diseño
Algunas aplicaciones típicas de los intercambiadores de calor líquido a líquido son procesos industriales como el refinado de aceite y la fabricación de productos químicos, así como sistemas de calefacción y refrigeración para edificios, plantas de energía y otras instalaciones.
Si trabaja en procesamiento químico, procesamiento de alimentos y bebidas, o HVAC, su proceso probablemente incluye agua, glicol o aceite. Un intercambiador de calor líquido a líquido puede ser la solución adecuada para calentar o enfriar estos líquidos y disipar el calor no deseado del proceso.
La pasteurización implica calentar la leche a una temperatura que mata las bacterias. Cuando la pasteurización se completa, el calor de la leche tratada puede recuperarse a través de un intercambiador de calor líquido a líquido para precalentar la leche fría y ahorrar energía. Puede leer más sobre cómo se utilizan los intercambios de calor en el procesamiento de leche en este manual de Tetra Pak.
Muchas industrias, incluyendo la fabricación de productos químicos y las plantas de energía eléctrica, producen aguas residuales a alta temperatura como subproducto. El calor en ese líquido puede recuperarse y usarse de varias maneras (precalentando el flujo de alimentación, por ejemplo) usando un intercambiador de calor líquido-líquido. Esto reduce el consumo de energía, los costes y los daños ambientales.
Hay disponibles varios tipos de intercambiadores de calor líquido a líquido, cada uno con características y beneficios únicos. Aquí están algunos de los tipos más comunes de intercambiadores de calor:
Intercambiadores de calor de tubos y conchas
Los intercambiadores de calor de tubos y conchas son los intercambiadores de calor líquido a líquido más utilizados. Consisten en una serie de tubos dentro de una cáscara cilíndrica donde un fluido fluye a través de los tubos dentro de la concha mientras que el segundo fluido de una temperatura diferente fluye alrededor del exterior de los tubos. Esto permite la conducción entre los materiales, enfriando uno y calentando el otro mientras las temperaturas intentan igualarse.
Los intercambiadores de calor de tubos y carcasas son adecuados para aplicaciones de alta presión y alta temperatura. Esto los hace versátiles y ampliamente utilizados para la transferencia de calor en muchas industrias, incluyendo el procesamiento químico, la generación de energía, y el refinado de petróleo y gas .
Un intercambiador de calor en espiral es una unidad circular que contiene dos canales concéntricos de flujo en espiral, uno para cada fluido. Un fluido entra en el centro de la unidad y fluye hacia la periferia, y el otro entra en la unidad en la periferia y se mueve hacia el centro.
Estos tipos de intercambio de calor son más adecuados para fluidos de alta viscosidad y aplicaciones de alta contaminación. También son de bajo mantenimiento y tienen bajos costos de operación.
Los intercambiadores de calor de tubo doble se asemejan a diseños de concha y tubo pero con la adición de un tubo dentro del nido. Proporciona una vía de fuga en caso de fallo de un tubo, evitando la contaminación costosa y pérdidas de producción.
Al diseñar un intercambiador de calor líquido-líquido, deben tenerse en cuenta varios factores, como el tipo de fluidos utilizados, los caudales, la temperatura, la presión, la suciedad, requisitos de corrosión y mantenimiento.
En los intercambiadores de calor líquido a líquido, las propiedades de los dos fluidos, como la densidad, la viscosidad, la conductividad térmica y el calor específico, juegan un papel importante en el diseño. Todas estas propiedades afectan a la velocidad de transferencia de calor, la caída de presión y la eficiencia general del intercambiador de calor.
El caudal de los dos fluidos determinará el caudal de transferencia de calor y la caída de presión a través del intercambiador de calor. Por lo tanto, es esencial garantizar que el diseño del intercambiador de calor sea compatible con las características mecánicas del sistema.
La temperatura y la presión de los dos fluidos afectan el diseño del intercambiador de calor. Esto hace que la selección de materiales que puedan soportar condiciones de funcionamiento sea esencial para garantizar que el diseño cumpla con las normas de seguridad requeridas.
La suciedad y la corrosión son factores significativos que pueden afectar a la velocidad de transferencia de calor y a la vida útil del intercambiador de calor. Al diseñar un intercambiador de calor, es vital seleccionar materiales resistentes a la suciedad y la corrosión donde sea posible e incorporar material suficiente.
Estos intercambiadores de calor se pueden diseñar con una superficie de gran superficie, configuraciones de contraflujo y trayectorias de flujo optimizadas para aumentar la eficiencia energética. La eficiencia energética de un intercambiador de calor líquido a líquido específico depende de factores como su diseño, tamaño, materiales y condiciones de funcionamiento.
Al diseñar estos intercambiadores de calor, un fabricante debe facilitar la limpieza y el mantenimiento para reducir el riesgo de contaminación. Sterling TT ciertamente lo hace. Es importante que siga los procedimientos de mantenimiento y limpieza adecuados para garantizar que el intercambiador de calor funcione de forma segura y eficaz.
Al igual que con todos los intercambiadores de calor, los intercambiadores de calor líquido a líquido pueden beneficiar enormemente a sus aplicaciones industriales y comerciales.
Los intercambiadores de calor líquido a líquido transfieren de forma eficiente el calor entre los fluidos y pueden ayudar a mantener la temperatura deseada al tiempo que reducen la energía necesaria.
Los intercambiadores de calor líquido a líquido pueden usarse para diversas aplicaciones y pueden manejar diferentes tipos de líquidos y condiciones de funcionamiento. Pueden estar fabricados con una gama de materiales, incluidos metales, plásticos y cerámica, lo que permite su uso en entornos donde puede producirse corrosión u otras reacciones químicas.
Los intercambiadores de calor líquido a líquido pueden ayudar a reducir el riesgo de contaminación en procesos industriales u otras aplicaciones en las que la pureza es fundamental porque evitan el contacto directo entre los fluidos que se calientan o enfrían.
En Sterling TT, tenemos más de 100 años de experiencia en el diseño y fabricación de intercambiadores de calor para diversas industrias. Así que, si estás buscando equipos especializados de intercambio de calor, somos tu experto.
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