El origen de los intercambiadores de calor de superficie raspada

El origen de los intercambiadores de calor de superficie raspada

El origen y desarrollo de los intercambiadores de calor de superficie rascada se remonta a principios del siglo XX. Su creación no fue un éxito repentino, sino una respuesta a las limitaciones inherentes de los intercambiadores de calor tradicionales al trabajar con materiales específicos.

Origen principal: década de 1920 - década de 1930

El concepto y el diseño inicial de los intercambiadores de calor de superficie raspada se formaron principalmente durante este período, impulsados ​​por la industria alimentaria, particularmente en la producción de margarina y helado.

1. Problemas a resolver:

o Materiales de alta viscosidad: Los materiales como la mantequilla, la mezcla para helado y la mermelada son extremadamente viscosos y tienen poca fluidez en los intercambiadores de calor de placas o tubos tradicionales, por lo que se obstruyen fácilmente y dan como resultado una eficiencia de transferencia de calor muy baja.

Sensibilidad al corte: La formación de cristales de grasa o de hielo en estos materiales requiere un control preciso. Un enfriamiento intenso o irregular puede dar lugar a una textura áspera y mal sabor.

o Ensuciamiento y coquización: Los materiales que contienen azúcar o proteínas tienden a solidificarse y caramelizarse en las superficies de calentamiento, lo que no solo afecta la transferencia de calor sino que también causa deterioro del producto y dificultad en la limpieza del equipo.

2. Pioneros en tecnología:

o Una de las primeras patentes de intercambiadores de calor de superficie rascada se remonta a finales de la década de 1920 y principios de la de 1930. Por ejemplo, alrededor de 1928, los ingenieros de la empresa Gerhard en Alemania (más tarde parte del Grupo APV) realizaron un trabajo pionero en este campo.

Otra figura clave fue CO (Charlie) Linn, quien diseñó el primer intercambiador de calor de superficie rascada comercialmente exitoso para la división Votator de Girdler Corporation en Estados Unidos (alrededor de 1933-1935). Este dispositivo se inventó originalmente para la producción continua de margarina. El nombre "Votator" incluso se convirtió en sinónimo de intercambiadores de calor de superficie rascada durante mucho tiempo.

Puntos innovadores del principio de funcionamiento

El diseño central de los intercambiadores de calor de superficie raspada aborda ingeniosamente los problemas mencionados anteriormente:

• Acción de raspado: Dentro del cilindro de intercambio de calor, un rotor equipado con raspadores gira a alta velocidad. Los raspadores, gracias a la fuerza centrífuga o a resortes, se adhieren firmemente a la pared del cilindro, raspando constantemente la película de material de la pared interior.

• Cuatro ventajas principales:

1. Renovación continua de la superficie de transferencia de calor: evita la adhesión y la suciedad del material, manteniendo una eficiencia de transferencia de calor extremadamente alta.

2. Mezcla y cizallamiento uniformes: garantiza un calentamiento y enfriamiento uniformes de todo el material y proporciona una fuerza de cizallamiento controlable, que es crucial para el proceso de cristalización (como la cristalización de grasas y la formación de cristales de hielo).

3. Manejo de viscosidad extremadamente alta: La acción mecánica de raspado y empuje le permite manejar fluidos pastosos, cremosos e incluso granulares que los intercambiadores de calor tradicionales no pueden manejar.

4. Tiempo de residencia extremadamente corto: el material pasa a través del intercambiador de calor en una película delgada, lo que lo hace muy adecuado para materiales sensibles al calor y maximiza la preservación del sabor, el color y la nutrición del producto.

Desarrollo y popularización

Décadas de 1940 y 1950: Con la aceleración de la industrialización alimentaria antes y después de la Segunda Guerra Mundial, los intercambiadores de calor de superficie rascada se aplicaron rápidamente en las industrias de productos lácteos, mermeladas y salsas. La congelación continua de helados fue otra aplicación clave.

• Década de 1960 a la actualidad: Sus campos de aplicación se han expandido desde la industria alimentaria hasta las industrias química, farmacéutica, petroquímica y de polímeros plásticos. Se utilizan para manipular fluidos complejos como polímeros fundidos, parafina, asfalto, cosméticos y productos farmacéuticos.

• Progreso tecnológico: Los intercambiadores de calor de superficie raspada modernos han logrado avances significativos en materiales (como el uso de recubrimientos duros resistentes al desgaste y a la corrosión), tecnología de sellado, control de automatización (control preciso de temperatura, presión y velocidad) y diseño modular.

Resumen

El origen del intercambiador de calor de rascador se remonta con precisión a las décadas de 1920 y 1930. Se inventó para satisfacer las demandas de los procesos de calentamiento, enfriamiento, cristalización y esterilización continuos de materiales de alta viscosidad y sensibles al calor en la industria alimentaria. Su invención marcó un hito importante en la historia de los equipos para la industria de procesos, ampliando la simple función de "intercambio de calor" a una operación combinada de "intercambio de calor y procesamiento mecánico". A día de hoy, sigue desempeñando un papel fundamental en numerosos sectores industriales.