Incrementar la eficiencia del intercambio térmico reduce los costes

27 de mayo de 2016 Categories: Alimentación - Industrial - Medioambiental - Producción farmacéutica
_HRS - Maximising Heat Exchange Efficiency

Un intercambiador de calor es simplemente un dispositivo para la transferencia de calor de un fluido a otro. Sin embargo, la elección del intercambiador de calor más adecuado para una aplicación en particular no es tan simple y requiere que el proveedor comprenda completamente tanto el proceso como los productos, de manera que la solución elegida ofrezca un rendimiento óptimo durante su vida útil.

Con 35 años de experiencia en el suministro de intercambiadores de calor para el calentamiento y enfriamiento a una amplia gama de industrias, incluyendo los fabricantes de alimentos para tratamiento de aguas residuales, productos químicos, y la bioenergía, HRS Heat Exchangers ha desarrollado 13 tipos diferentes de intercambiadores de calor para tratar productos de todo tipo, desde los más sencillos a los más complejos. En particular, HRS es conocida por su gama de intercambiadores de calor de tubo corrugado que proporcionan velocidades de transferencia térmica más elevadas que los intercambiadores de calor tradicionales de tubo liso.

HRS Heat Exchangers tiene una gran reputación en la recuperación de calor mediante sus intercambiadores de calor. Esto hace que sea ideal para clientes con operaciones complejas, por ejemplo aquéllas donde estén presentes tanto el calentamiento como el enfriamiento dentro del mismo proceso. Además, hace que los sistemas indicados sean muy eficientes. Los sistemas de pasteurización de HRS con recuperación de calor son hasta un 70% más eficientes que los típicos sistemas de tipo encamisado.

Existe una amplia gama de modelos de doble tubo y multi-tubo, que puede ser configurada para una multitud de procesos que incluyen la elaboración de alimentos, calentamiento, enfriamiento, cocción y pasteurización; lodos, residuos y pasteurización de digestato o evaporación; recuperación de calor; enfriamiento; condensación; cristalización; evaporación; hidrólisis térmica y más. Las unidades individuales pueden combinarse para proporcionar aplicaciones a cualquier escala y los beneficios comunes incluyen bajos requerimientos de mantenimiento, limpieza in-situ, recuperación de calor y alta eficiencia térmica.

Los tres tipos principales de intercambiador de calor que ofrece HRS incluyen:

Intercambiadores de calor de tubo corrugado

A diferencia de otros intercambiadores de calor tubulares, HRS utiliza tubos corrugados. Esto rompe la película formada cerca de la pared del tubo e introduce turbulencia adicional, resultando en una mayor transferencia de calor que los intercambiadores de calor de tubos lisos normales. A su vez, esto resulta en muchos beneficios, incluyendo: intercambiadores de calor que son más compactos y más cortos que las unidades convencionales de tubo en tubo; unidades menos costosas y más compactas para la misma capacidad, en algunos casos hasta un 40% más pequeñas; menos ensuciamiento y mantenimiento; las unidades más cortas con menor caída de presión ahorran costes de energía y de bombeo.

Smooth Tube vs. Corrugated Tube graph

Cuanto mayor sea la velocidad de flujo (o mayor es el número de Reynolds del fluido), mayor será el efecto del tubo corrugado en el aumento de la transferencia de calor (ver diagrama).

Los intercambiadores de calor de tubo corrugado se pueden suministrar en varios tipos de geometrías para diferentes tipos de aplicaciones y múltiples unidades son frecuentemente  interconectados y combinados en un bastidor para aplicaciones más grandes. Con nueve rangos estándar, tenemos una solución para casi cualquier proceso.

Intercambiadores de calor de superficie rascada

Tanto en situaciones donde los la tasa de transferencia de calor de los equipos disminuye porque se ensucien con el material que está siendo procesado, como cuando se tratan fluidos viscosos que tienen muy bajas tasas de transferencia de calor, HRS recomienda el uso de intercambiadores de calor de superficie rascada.

Éstos eliminan la capa de suciedad que puede ser causada por la deposición de sólidos o cristalización de los componentes, con el fin de mantener una transferencia de calor eficaz. Cuando se trabaja con fluidos viscosos, el uso de intercambiadores de calor de superficie rascada mezcla el líquido vigorosamente en el tubo, aumentando la tasa de transferencia térmica y permitiendo el uso de unidades más pequeñas. Esto también puede ayudar con procesos tales como la cocción de alimentos viscosos que se pueden cocinar más rápido debido a las tasas de transferencia de calor mejoradas.

Al igual que los intercambiadores de calor de tubo corrugado, los equipos de superficie rascada pueden combinarse para grandes aplicaciones. HRS ofrece dos tipos de intercambiadores de calor de superficie rascada, particularmente adecuados para grandes aplicaciones, como el desperdicio ambiental, productos alimentarios sensibles y fluidos muy viscosos.

Intercambiadores de calor de placas

Los intercambiadores de calor de placas son ideales para aplicaciones donde los fluidos tienen relativamente baja viscosidad y están libres de partículas. Además, son la elección perfecta para los casos en los que la temperatura de salida del producto está próxima a la temperatura de entrada del servicio. Los intercambiadores de placas consisten en unas placas corrugadas muy finas. Los productos para intercambiar el calor son entonces pasados por entre los huecos de placas adyacentes, permitiendo la transferencia de calor.

Los intercambiadores de calor de HRS usan unas placas en espiga en su diseño. Éstas se montan en una formación inversa que crea dos sets de canales paralelos, uno para cada fluido. Puesto que los patrones de espiga apuntan en direcciones opuestas, se logra un gran número de puntos de apoyo la creación de un entramado en cada canal. Esto proporciona un alto nivel de turbulencia, lo que a su vez conduce a una elevada tasa de transferencia térmica. Todos nuestros intercambiadores de calor de placas se calculan para obtener la longitud térmica correcta para el servicio de transferencia de calor requerida, dentro de parámetros específicos.

“Los requisitos exactos de un intercambiador de calor varían considerablemente en función de su situación, pero utilizando tubos corrugados en nuestros intercambiadores de calor de doble tubo y multi-tubo proporcionamos a los usuarios una serie de beneficios con respecto a otros sistemas”, explica Matt Hale, Gerente de Ventas Internacionales de HRS.

“Aumentar la eficiencia de la transferencia térmica permite que se requiera menos área para lograr el mismo resultado, por lo que los intercambiadores de calor pueden ser más cortos y por lo tanto más baratos. Se requiere por lo tanto menos energía para bombear, lo que además contribuye a los ahorros globales y a la reutilización del calor, permitiendo que las empresas diminuyan su consumo energético.”

“En el último año, nuestros ingenieros han instalado soluciones eficientes de intercambio térmico en varias instalaciones medioambientales para múltiples y diferentes sustancias, incluyendo productos lácteos, salsas de cuajada, aguas residuales y la digestión de las plantas de biogás. Desde el calentamiento de productos lácteos y el enfriamiento de salsa de pizza, hasta la pasteurización de digestato, hemos demostrado tener una solución adecuada para cada proceso.”

Eligiendo el intercambiador de calor adecuado para cada proceso

Fluidos con fibras y otros sólidos

  • Serie HRS DTI (intercambiador de calor de doble tubo industrial con el tubo interior corrugado)
  • Serie HRS DTA (intercambiador de calor de acero inoxidable de doble tubo de categoría alimenticia con el tubo interior corrugado)
  • Serie HRS AS (triple tubo o intercambiador de calor de espacio anular para fluidos viscosos)

Fluidos de baja a alta viscosidad

  • Serie HRS DTI (intercambiador de calor de doble tubo industrial con el tubo interior corrugado)
  • Serie HRS DTA (intercambiador de calor de acero inoxidable de doble tubo de categoría alimenticia con el tubo interior corrugado).
  • Serie HRS AS (triple tubo o intercambiador de calor de espacio anular para fluidos viscosos)

Fluidos de baja a media viscosidad

  • Serie HRS K (intercambiador de calor multitubular de acero inoxidable industrial con tubos corrugados)
  • Serie HRS MI (intercambiador de calor multitubular de acero inoxidable de categoría alimentaria con tubos interiores corrugados)
  • Serie HRS MR (intercambiador de calor multitubular con haz tubular extraíble de acero inoxidable de categoría alimentaria con tubos interiores corrugados, para la recuperación de calor del producto)

Fluidos con elevadas viscosidades

  • Serie HRS Unicus (intercambiador de calor de superficie rascada para alto ensuciamiento y aplicaciones de fluidos viscosos)
  • Serie HRS R (intercambiador de superficie rascada rotativa, diseñado para las aplicaciones de transferencia de calor más exigentes)

Fluidos No-Newtonianos

  • Serie HRS DTI (intercambiador de calor de doble tubo industrial con el tubo interior corrugado)

Industria medioambiental, fangos y residuos

  • Serie HRS DTR (intercambiador de calor de doble tubo con tubo interior extraíble para facilitar la inspección)
  • Serie HRS Unicus (intercambiador de calor de superficie rascada para alto ensuciamiento y aplicaciones de fluidos viscosos)
  • Serie HRS R (intercambiador de superficie rascada rotativa, diseñado para las aplicaciones de transferencia de calor más exigentes)

Refrigeración de gases de escape

  • Serie HRS G (especialmente diseñado con geometría optimizada para la refrigeración de gases de escape)

Aplicaciones industriales generales

Calentamiento CIP

  • Serie HRS K (intercambiador de calor de multitubular de acero inoxidable industrial con tubos corrugados)

Industria farmacéutica y cosmética

  • Serie HRS F (intercambiador de calor de tubo corrugado con acabado farmacéutico)
  • Serie HRS Unicus (intercambiador de calor de superficie rascada para alto ensuciamiento y aplicaciones de fluidos viscosos)

Aplicaciones alimentarias

  • Serie HRS DTA (intercambiador de calor de acero inoxidable de doble tubo de categoría alimentaria con el tubo interior corrugado)
  • Serie HRS MI (intercambiador de calor multitubo de acero inoxidable de categoría alimentaria con tubos interiores corrugados)
  • Serie HRS MR (intercambiador de calor multitubo con haz tubular extraíble de acero inoxidable de categoría alimentaria con tubos interiores corrugados, para la recuperación de calor del producto)
  • Serie HRS AS (triple tubo o intercambiador de calor espacio de anular para fluidos viscosos)
  • Serie HRS Unicus (intercambiador de calor de superficie rascada para alto ensuciamiento y aplicaciones de fluidos viscosos)
  • Serie HRS R (intercambiador de superficie rascada rotativa, diseñado para las aplicaciones de transferencia de calor más exigentes)
  • Intercambiadores de calor de placas

Bioenergía (digestión anaeróbica, biocombustibles y biomasa)

  • Serie HRS DTR (intercambiador de calor de doble tubo con tubo interior extraíble para facilitar la inspección)
  • Serie HRS Unicus (intercambiador de calor de superficie rascada para alto ensuciamiento y aplicaciones de fluidos viscosos)
  • Serie HRS R (intercambiador de superficie rascada rotativa, diseñado para las aplicaciones de transferencia de calor más exigentes)

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