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Razones por las que las cervecerías eligen intercambiadores de calor de placas

7 razones por las que las cervecerías eligen intercambiadores de calor de placas

Los intercambiadores de calor de placas y los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son los dos tipos más comunes de intercambiadores de calor, y ambos brindan mucho cuando desea calentar o enfriar el mosto durante el procesamiento. Los intercambiadores de calor funcionan transfiriendo energía térmica de un medio a otro a través de tubos o placas. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, los intercambiadores de calor de placas ofrecen varias ventajas sobre los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. En este artículo, analizamos los requisitos de la aplicación que explicarán por qué un intercambiador de calor de placas es la elección correcta.
¿Cuáles son las funciones básicas de los intercambiadores de calor de placas?
Los intercambiadores de calor de placas tienen varias funciones básicas en el procesamiento de alimentos, lácteos, bebidas y productos farmacéuticos:
  • Cambie y mantenga una temperatura de pasteurización constante.
  • Transfiere calor sin contaminar el fluido calefactor.
  • El ahorro de energía se logra reutilizando el fluido de calentamiento para calentar el fluido en un ciclo repetible.
  • Agua caliente y líquidos de limpieza para sistemas de limpieza in situ (CIP) eficientes.
  • Se logra un control preciso de la temperatura durante la etapa de esterilización.
Por qué las cervecerías eligen intercambiadores de calor de placas
intercambiadores de calor de placas

Baja caída de presión

Debido al área más pequeña requerida para los intercambiadores de calor de placas, la caída de presión total de diseño de los intercambiadores de calor de placas suele ser mucho menor que la de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos del mismo diseño. Esta menor caída de presión aumenta la eficiencia energética general del intercambiador de calor de placas.
La eficiencia de intercambio de calor de un intercambiador de calor de placas es cinco veces mayor que la de un diseño de carcasa y tubos, por lo que en muchos casos, puede utilizar más calor reemplazando su intercambiador de calor de carcasa y tubos existente con un intercambiador de calor de placas compacto.
Los espacios de juntas se forman entre las placas en un intercambiador de calor de placas, y estos espacios alternan entre dos fluidos, uno caliente y otro frío. Este diseño proporciona una eficiencia de transferencia de calor muy alta porque las placas crean un área de superficie mucho más grande que un diseño de carcasa y tubo que encaja en el mismo espacio.

Eficiencia de intercambio de calor

Por lo general, los intercambiadores de calor de placas son la elección correcta para las cervecerías, ya que es la opción más eficiente y económica, y los intercambiadores de calor de placas son cinco veces más eficientes que los diseños de carcasa y tubos.
  • Se puede obtener un mayor coeficiente de transferencia de calor debido a la placa corrugada y una mayor velocidad.
  • Permite una mayor transferencia de calor debido al flujo de contracorriente puro y la temperatura cercana.
  • Se puede lograr una mayor recuperación de energía debido a estos métodos de temperatura más cercana.
Coeficiente global de transferencia de calor
El coeficiente de transferencia de calor describe la energía térmica transferida por ambos diseños. Los coeficientes son multiplicadores en la ecuación de transferencia de calor, por lo que los números más altos significan más transferencia de calor. Los intercambiadores de calor de placas logran coeficientes de transferencia de calor mejorados al tiempo que ocupan menos espacio y pesan menos que los intercambiadores de calor de diseño de carcasa y tubos.
Coeficiente global de transferencia de calor - U -
Transferencia de calor de líquido a líquido Coeficiente de Transferencia de Calor W/(m2·K) Btu/(ft2 °F·h)
Carcasa y tubo 150-1200 25-200
Placa y marco 1000-4000 150-700

Reducir el mantenimiento

Los intercambiadores de calor de placas de alta calidad pueden funcionar de manera eficiente durante diez años y no requieren mantenimiento. Los intercambiadores de calor de placas usan placas que son fáciles de limpiar, y algunos intercambiadores de calor también admiten la limpieza mediante un sistema CIP. El ciclo de limpieza del intercambiador de calor de placas depende de la cantidad de incrustaciones o incrustaciones.
Los intercambiadores de calor de placas son más fáciles de mantener y operar que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos porque son más fáciles de desmontar e inspeccionar. Por supuesto, también puede retirar fácilmente las placas de un intercambiador de calor de placas para el servicio y el mantenimiento, mientras que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son más laboriosos y más difíciles de acceder al interior. Aunque la acumulación de producto o el revestimiento de incrustaciones en la superficie del intercambiador de calor de placas puede reducir la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor debido a que el intercambiador de calor de placas adopta un diseño modular más pequeño, la eficiencia de intercambio de calor del intercambiador de calor de placas es mayor que la del gran intercambiador de calor de carcasa y tubos. Más alto y más fácil de limpiar.
intercambiadores de calor de placas e intercambiadores de calor de carcasa y tubos

Huella más pequeña

Dado que un intercambiador de calor de placas está diseñado para apilar placas, su área de superficie se vuelve compacta. En comparación con los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, este diseño apilado reduce el espacio ocupado por los intercambiadores de calor de placas, incluso para unidades con la misma superficie. Como se muestra en la imagen de arriba, el tamaño compacto del intercambiador de calor de placas es muy importante para las cervecerías donde el espacio es reducido. El diseño compacto y versátil del intercambiador de calor de placas significa que los costos de transporte, instalación y mantenimiento se reducen significativamente en comparación con las unidades tradicionales de carcasa y tubos.
intercambiadores de calor de placas-1

Escalabilidad

Si es posible expandir la capacidad de transferencia de calor más adelante, un intercambiador de calor de placas sería una buena opción porque puede cambiar la capacidad de transferencia de calor agregando y quitando placas. El futuro plan de expansión debe incluir el tamaño de trabajo inicial del intercambiador de calor de placas, la capacidad de las placas y el espacio disponible para la instalación en el sitio. Por lo general, no hay forma de modificar la capacidad de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Si es necesario expandir la capacidad de transferencia de calor, solo se pueden reemplazar o agregar intercambiadores de calor de carcasa y tubos más grandes.

Gastos de capital

Tener un menor costo de desembolso es siempre un factor clave en el proceso de toma de decisiones. Los intercambiadores de calor de placas son la opción de menor costo porque pueden lograr altos coeficientes de transferencia de calor y proporcionar la transferencia de calor más eficiente con el área de superficie más pequeña. Además, el costo de mantenimiento de los intercambiadores de calor de placas también es muy bajo, especialmente en comparación con los intercambiadores de calor de superficie rascada. Los costes de mantenimiento de los intercambiadores de calor de placas se gastan principalmente en la sustitución de las juntas y, en ocasiones, de las placas.
El enfoque cercano a la temperatura significa que el fluido frío se puede calentar a una temperatura muy cercana a la temperatura del fluido caliente y permite una mayor regeneración y recuperación de energía, lo que hace que los intercambiadores de calor de placas sean una buena opción. Las pequeñas diferencias de temperatura entre el producto y el medio pueden evitar que se quemen los productos con un contenido moderado o alto de azúcar o proteínas.
Además de los gastos de capital para la compra de equipos, los costos de capital también deben incluir los costos de transporte, manejo, instalación y mantenimiento durante la vida útil del equipo. Los intercambiadores de calor de placas pesan aproximadamente 1/16 del peso de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y ocupan solo 1/10 del espacio ocupado, lo que significa ahorros inmediatos en costos de envío, manejo e instalación. Además, el intercambiador de calor de placas se puede montar y desmontar in situ.
intercambiadores de calor de placas-2

Tipo de plato

Los intercambiadores de calor de placas pueden adaptarse a muchos tipos de viscosidades.
  • Para productos viscosos, los intercambiadores de calor de placas requieren la elección correcta del tipo de placa.
  • Para productos con partículas, los intercambiadores de calor de placas requieren placas especiales con puntos de contacto con el suelo y/o espacios más anchos.
Si su intercambiador de calor de placas tiene dificultades para manejar productos viscosos, generalmente se debe a que el intercambiador de calor de placas se diseñó pensando en fluidos de muy baja viscosidad, pero se eligió para manejar fluidos altamente viscosos. Los intercambiadores de calor de placas pueden reemplazar las placas de chevron de espacio estándar (3-5 mm) con placas de flujo ancho para partículas finas (el mismo espacio pero menos puntos de contacto que las placas de chevron) o placas de espacio ancho (5-8 mm) para que puedan manejar partículas más grandes y más altas. fluidos de viscosidad.
Brecha promedio Tamaño de partícula Longitud de fibra Pulpa (%) Viscosidad CPS
Placa Industrial Típica 2,4-3,95 mm Diámetro 0,5 mm 1mm 2 2500
Placa Sanitaria Típica 3.95mm Diámetro 0,5 mm 1mm 3 5000
Placa de punto de contacto bajo hasta 8 mm Diámetro 0,5 mm 5mm 7 1000
Un intercambiador de calor de placas típico puede manejar fluidos de viscosidad baja a media:
  • Pasteurización de leche y productos lácteos
  • Esterilización a temperatura ultra alta
  • Pasteurización de bebidas y bebidas energéticas
  • Pasteurización de jugos estándar y pulposos
  • Mosto de cerveza y pasteurización y enfriamiento de cerveza
  • Procesamiento de huevos líquidos
  • Tratamiento de agua embotellada
  • Calentamiento de sopas, salsas y almidón
  • Calentamiento y enfriamiento de salsa de tomate y mostaza

Preguntas frecuentes

Si alguna vez ha buscado productos de refrigeración líquida, probablemente haya encontrado dos opciones, intercambiadores de calor de carcasa y tubos o placas. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y de placas funcionan según el mismo principio, intercambiando calor entre los dos fluidos por conducción de calor, pero están construidos de manera muy diferente. Si no comprende los beneficios de ambos diseños, puede ser difícil decidir cuál es mejor para usted. Echemos un vistazo a sus respectivas ventajas.

Ventajas de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos

  • Los diseños más pequeños pueden reducir los costos.
  • El servicio ahora es más fácil.
  • Las juntas tóricas las hacen económicas de reparar.
  • Una mejor solución para refrigerante de agua de mar u otros fluidos que corren el riesgo de obstruir espacios reducidos.
  • Hay disponibles mejores opciones de montaje (configuración en T, unión, etc.).
  • La solución ideal para unidades de potencia hidráulica, maquinaria de minería, recipientes de refrigeración de agua de mar y calefacción de piscinas.

Desventajas de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos

  • Ocupa mucho espacio.
  • Difícil de limpiar y mantener.

Ventajas de los intercambiadores de calor de placas

  • Con un diseño más compacto, se requiere menos espacio.
  • Opción de bajo costo donde se requiere acero inoxidable.
  • Mayor presión y capacidad de trabajo.
  • Mayor capacidad de temperatura.
  • Ideal para calefacción de distritos pequeños, refrigeración de bebidas, producción de alimentos y productos farmacéuticos y aplicaciones de refrigeración de aceite de baja carga.

Desventajas de los intercambiadores de calor de placas

  • Temperatura de funcionamiento relativamente baja.
  • Costes de mantenimiento adicionales debido a las juntas.
  • No apto para productos con muy alta viscosidad o partículas muy grandes.
  • El efecto de transferencia de energía de dos fluidos con una gran diferencia de temperatura en un intercambiador de calor de placas no es tan bueno como el de un intercambiador de calor de carcasa y tubos.
  • Mayor riesgo de fugas.
La diferencia entre un intercambiador de calor de placas y un intercambiador de calor de carcasa y tubos es que el coeficiente de transferencia de calor es alto, la diferencia de temperatura promedio logarítmica es grande y la diferencia de temperatura final es pequeña. Además, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos no son fáciles de limpiar y tienen grandes limitaciones en el uso de fluidos limpios.
Como puede ver, los intercambiadores de calor de placas tienen muchas ventajas sobre los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, e incluso con este conocimiento, aún puede ser desalentador tomar la decisión correcta para su proceso de elaboración de cerveza. Micet Craft puede ayudar a su cervecería a elegir el tipo de intercambiador de calor que mejor se adapte a sus necesidades, y también podemos proporcionarle a su cervecería una solución llave en mano para que pueda concentrarse en sus habilidades y éxito en la elaboración de cerveza.
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