Si eres propietario de una empresa procesadora de alimentos y bebidas o de productos farmacéuticos, un intercambiador térmico añadirá valor a tus operaciones. Entre otras propiedades, estos sistemas aportan temperaturas constantes para la pasteurización sin riesgo de contaminar los fluidos calentados. De la misma forma, proporcionan niveles de calor adecuados para los fluidos utilizados en la limpieza in situ.

Te invitamos a conocer los aspectos básicos sobre los intercambiadores de calor y sus aplicaciones más comunes.

 

Antes que nada, ¿qué es un intercambiador térmico?

Básicamente, un intercambiador térmico es un equipo que se encarga de transferir el calor de forma continua de un medio a otro. Estos intercambiadores nos permiten regular las temperaturas de los diferentes líquidos durante el procesamiento de bebidas, alimentos y productos farmacéuticos destinados a la pasteurización, esterilización y limpieza in situ, entre otros procedimientos higiénicos. Existen dos tipos de intercambiadores térmicos: directos e indirectos.

 

Intercambiador térmico directo

En esencia, es cuando ambos medios se encuentran en contacto directo entre sí. Además, se da por hecho que los mismos no se mezclan. Una torre de enfriamiento sería un ejemplo claro de este tipo de intercambiador, pues el agua se enfría mediante el contacto directo con el aire.

 

Intercambiadores térmicos indirectos

Por el contrario, en un intercambiador térmico indirecto, ambos medios se encuentran separados por una barrera mediante el cual se realiza la transferencia de calor. Podemos encontrar tres tipos principales de intercambiadores indirectos: de placas y bastidor, carcasa y tubos y de superficie rasgada. En términos generales, este último intercambiador de temperatura ofrece una solución más eficiente a los problemas térmicos, ya que brinda límites más amplios, tanto de presión como de temperatura, dentro de las restricciones que pueda tener el equipo actual.

 

Usos de un intercambiador térmico y cómo funcionan a nivel industrial

Para el sector alimentario y de bebidas, un intercambiador térmico permite que los productos sean completamente seguros para su consumo. De igual forma, puede prolongar la vida útil del mismo, evitando el crecimiento de microbios dañinos. En el caso del procesamiento de la leche, estos intercambiadores tienen como función pasteurizar dicha bebida, mediante el aumento de su temperatura.

En el procesamiento farmacéutico, los ingredientes usados en la elaboración de cosméticos y productos farmacológicos, deben ser mezclados a temperaturas específicas. Dicho procedimiento asegura tanto su uso, como su calidad. En este caso, el intercambiador térmico puede variar en función de las cualidades de los fluidos procesados. En concreto, por el tamaño de las partículas, la viscosidad, la temperatura y el flujo.

 

¿Cómo funciona un intercambiador térmico de placas y bastidores?

Cabe destacar que los intercambiadores de placas y bastidores con juntas, están entre los diseños de mayor eficiencia. Aparte de eso, es uno de los modelos más comunes en los sistemas de procesamiento. Las juntas entre las placas dirigen el flujo del producto, así como el de los fluidos de calentamiento y enfriamiento, a través de vías alternativas. Por su parte, los fluidos calientes avanzan por las placas, el calor va transfiriéndose del lado caliente al frío. Lo que indica una disminución de temperatura del área caliente y un aumento del área fría.

Para que funcionen de forma óptima, los intercambiadores térmicos deben conservar una velocidad de fluido suficiente mediante las placas. De tal forma que el calor pueda ser transferido, controlando a su vez las caídas de presión que puedan frenar el funcionamiento óptimo.

Por lo general, podemos encontrar un intercambiador térmico de placas y bastidores interviniendo en los procesos de pasteurización y refrigeración de la leche cruda. También es ideal para el calentamiento CIP o “limpieza in situ”. De la misma manera, este tipo de intercambiadores de temperatura son habituales en el procesamiento de bebidas, como la cerveza, y de mosto, salsas y huevos. Así como también, intervienen en la elaboración de la mayoría de los productos lácteos. Esto se debe a que los mencionados sistemas son aptos para productos con baja o media viscosidad y con escasas o ninguna partícula presente.

 

Funcionamiento de los intercambiadores térmicos de carcasa y tubos

A diferencia del sistema anterior, que envía el calor por medio de placas paralelas, los intercambiadores de carcasa y tubos transfieren el calor entre un conjunto de tubos rodeados por un enorme contenedor de carcasa. En síntesis, los fluidos que circulan por los tubos intercambian calor con los otros fluidos que pasan por encima de los tubos contenidos en la carcasa. El principio básico de este intercambiador térmico permite mover el producto a través de un haz de tubos de forma paralela, con fluido calefactor alrededor y entre los tubos.

Un intercambiador térmico tubular concéntrico exhibe tubos que poseen diferentes diámetros, puestos de forma concéntrica uno dentro del otro. Esto genera un resultado óptimo tanto para calentar, como para enfriar, ya que los fluidos de ambos procesos pasan por ambos lados de los tubos del producto. Dichos tubos pueden llegar a tener el tamaño ideal, para cumplir los requisitos establecidos de viscosidad y partículas. Un tubo concéntrico es idóneo para fluidos no newtonianos de alta viscosidad, que cambian bajo presión. Algunos ejemplos son la salsa de tomate o kétchup, el champú o el esmalte de uñas.

En la industria farmacéutica, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son particularmente eficaces. De hecho, en este ámbito, los niveles de higiene y la demanda de aislamiento de los fluidos de calentamiento y enfriamiento son demasiado altos. Para cumplir los exigentes requerimientos de la industria, los intercambiadores térmicos de este tipo restringen la proliferación de microbios e impiden la contaminación cruzada.

 

Funcionamiento de intercambiadores térmicos de superficie rasgada

Todos aquellos procesos asociados a la elaboración de alimentos y productos farmacéuticos, químicos, cosméticos y productos de la salud y belleza, necesitan de una transferencia de calor segura. En paralelo, este calor debe evitar la suciedad de los productos pegajosos y viscosos. Para esta clase de procedimientos, una opción ideal es contar con intercambiadores térmicos de superficie rasgada. Este sistema se caracteriza por su óptima capacidad para el procesamiento de fluidos con alta viscosidad o con una gran cantidad de partículas.

A decir verdad, este intercambiador térmico suele ser más costoso, pero funciona de forma eficaz, cuando otros intercambiadores térmicos resultan inservibles.

En líneas generales, el funcionamiento de este sistema comienza con el ingreso del producto a un cilindro ubicado en la parte inferior. De allí, fluye hacia arriba. El medio de calentamiento o enfriamiento circula mediante un canal reducido, en forma de anillo. Asimismo, este dispositivo está provisto con unas cuchillas giratorias cuyo propósito es eliminar el producto de la pared del cilindro. De tal manera, permite la transferencia constante de calor. Es relevante acotar que, por su diseño, estos dispositivos son ideales para una manipulación sumamente cuidadosa del producto. Igualmente es aplicable para evitar al máximo variables que interfieran con la consistencia y calidad del mismo.

En efecto, los intercambiadores térmicos de superficie rasgada son empleados en la elaboración de productos alimenticios como kétchup, mayonesa y otras salsas. Y también en productos cosméticos como champús y lociones para la piel.

 

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