Bescanviador de calor líquid-líquid per a processos industrials

Quina diferència hi ha entre un bescanviador de plaques i un de carcassa i tubs?

Les plaques ofereixen major eficiència en espai reduït; la carcassa i tubs resisteix pressions extremes i fluids difícils.

La diferència és fonamentalment estructural i determina el rang d’aplicació de cadascun. El bescanviador de plaques i juntes transfereix calor a través de plaques metàl·liques molt pròximes que generen un coeficient de transferència (U) molt alt, és compacte i fàcil de desmuntar, però les juntes el limiten a pressions inferiors a 25 bar i fluids sense partícules. L’intercanviador de carcassa i tubs transmet calor entre el fluid que circula pels tubs i el fluid que circula per la carcassa (exterior dels tubs), admet pressions molt superiors, fluids corrosius, materials especials i operació contínua durant dècades. La selecció depèn de les condicions de procés: pressió, viscositat, tendència a l’encrostament i requisits de manteniment.

Per a quins fluids és adequat un bescanviador de tubs concèntrics?

Especialment per a fluids molt viscosos, pastes, sediments gruixuts i productes alimentaris difícils a alta pressió.

El bescanviador de tubs concèntrics (o coaxial) és la solució preferida quan el fluid és tan viscós o tan incrustant que cap altra tecnologia pot garantir una transferència eficient. Les aplicacions típiques inclouen: olis vegetals pesants, margarines, xocolata i pastes de cacau, caramels i nougats, productes de la indústria química pesada, cremes farmacèutiques concentrades i slurries de mineria. La geometria de tub interior i tub exterior permet un pas lliure generós i una longitud de recorregut suficient per transferir la calor malgrat la resistència del fluid. La construcció desmuntable permet la neteja mecànica directa.

En quins casos és preferible el bescanviador tubular multitub al de tubs concèntrics?

Quan el cabal és més alt, el fluid té fibres o sediments i cal una neteja mecànica directa de l’interior dels tubs.

El bescanviador tubular multitub és l’evolució natural dels tubs concèntrics per a cabals més grans i fluids que presenten partícules, fibres o sediments dispersos. La configuració amb múltiples tubs en paral·lel permet augmentar el cabal sense augmentar la pressió diferencial. El disseny modular i desmuntable de BOIXAC permet l’accés directe a l’interior de cada tub per a la neteja mecànica, cosa essencial quan els fluids contenen impureses que s’adhereixen a les parets. S’utilitza habitualment en indústria alimentària, en processos de tractament d’aigües residuals industrials i en qualsevol aplicació on el fluid és no Newtonià i les dimensions del bescanviador han de ser compactes.

Quin bescanviador líquid-líquid és el millor per a la indústria alimentària?

Depèn de la viscositat del producte: plaques i juntes per a fluids nets i tubulars o concèntrics per a productes viscosos o amb partícules.

No existeix un únic bescanviador “millor” per a la indústria alimentària perquè la gamma de productes i condicions és molt àmplia. Per a fluids nets de baixa viscositat (llet, suc, cervesa, aigua), els bescanviadors de plaques i juntes ofereixen la major eficiència tèrmica i la neteja CIP més senzilla. Per a productes viscosos (margarines, xocolata, caramels, puré de fruita), els bescanviadors tubulars multitub o de tubs concèntrics BOIXAC ofereixen el pas lliure necessari per evitar l’obstrucció i la degradació del producte. En tots els casos, BOIXAC subministra equips en AISI 316L electropulit conformes als requisits EHEDG, HACCP i FDA quan aplica.

Com es dimensiona un bescanviador de calor líquid-líquid?

Amb el balanç tèrmic (potència, cabals, temperatures), les propietats dels fluids i el coeficient global de transferència U de la tecnologia seleccionada.

El dimensionament d’un bescanviador líquid-líquid requereix: (1) Determinar la potència tèrmica necessària (Q = m·cp·ΔT per a cada fluid). (2) Calcular la Diferència de Temperatura Logarítmica Mitjana (DTLM o LMTD). (3) Estimar el coeficient global de transferència U per a la tecnologia i els fluids específics. (4) Calcular la superfície d’intercanvi necessària (A = Q / U·LMTD). (5) Verificar que la pèrdua de càrrega admet els equips de bombeig disponibles. (6) Comprovar que la velocitat de fluid és suficient per evitar l’encrostament però no provoca erosió. BOIXAC realitza aquest càlcul per a cada projecte, proporcionant la solució dimensionada amb la documentació tècnica completa.

El bescanviador líquid-líquid pot treballar amb fluids corrosius?

Sí, amb la selecció de material correcta: inoxidable, titani, Hastelloy o dúplex segons el fluid i la normativa.

Sí. La selecció de material és el factor determinant. Per a fluids lleugerament corrosius (aigües de procés, solvents lleugers), l’AISI 316L és suficient. Per a fluids àcids o alcalins de moderada agressivitat (àcid cítric, àcid làctic, sosa caústica diluïda), es pot optar per AISI 316L amb espessors adequats o titani. Per a fluids altament agressius (àcid clorhídric, àcid sulfúric concentrat, halògens, brines), BOIXAC dimensiona amb aliatges especials com Hastelloy C-276, titani Gr.2/Gr.12 o acers dúplex/superdúplex. La normativa PED gestiona el marc de seguretat per a totes les combinacions de pressió, temperatura i fluid.