El origen de los intercambiadores de calor de superficie rascada

El origen de los intercambiadores de calor de superficie rascada

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

 

Origen principal: décadas de 1920 y 1930

El concepto y el diseño inicial de los intercambiadores de calor de superficie rascada se gestaron principalmente durante este período, impulsados ​​por la industria alimentaria, en particular en la producción de margarina y helados.

1. Problemas a resolver:

o Materiales de alta viscosidad: Materiales como la mantequilla, la mezcla para helados y la mermelada son extremadamente viscosos y tienen poca fluidez en los intercambiadores de calor tradicionales de tubos o placas, lo que provoca que se obstruyan fácilmente y dé 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 desigual puede provocar una textura áspera y un sabor desagradable.

o Incrustaciones 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 provoca el deterioro del producto y dificulta la limpieza del equipo.

2. Pioneros en tecnología:

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, ingenieros de la empresa Gerhard en Alemania (que más tarde formaría parte del Grupo APV) realizaron un trabajo pionero en este campo.

Otro personaje clave fue CO (Charlie) Linn, quien diseñó el primer intercambiador de calor de superficie rascada de éxito comercial 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" llegó a ser sinónimo de intercambiadores de calor de superficie rascada durante mucho tiempo.

Puntos innovadores del principio de funcionamiento

El diseño básico de los intercambiadores de calor de superficie rascada resuelve ingeniosamente los problemas mencionados anteriormente:

• Acción de raspado: Dentro del cilindro de intercambio de calor, un rotor equipado con rascadores gira a alta velocidad. Los rascadores, bajo la fuerza centrífuga o la acción de 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 acumulación de residuos, 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, lo cual es crucial para el proceso de cristalización (como la cristalización de grasas y la formación de cristales de hielo).

3. Manejo de fluidos 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 conservación del sabor, el color y los nutrientes del producto.

Desarrollo y popularización

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

• Desde la década de 1960 hasta 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.

• Avances tecnológicos: Los intercambiadores de calor modernos de superficie rascada han experimentado 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 la temperatura, la presión y la velocidad) y diseño modular.

Resumen

El origen del intercambiador de calor de rascador se remonta a las décadas de 1920 y 1930. Fue inventado para satisfacer las necesidades de calentamiento, enfriamiento, cristalización y esterilización continuos de materiales de alta viscosidad y sensibles al calor en la industria alimentaria. Su invención representó un hito significativo en la historia de los equipos para la industria de procesos, al ampliar la simple función de intercambio de calor a una operación combinada de intercambio de calor y procesamiento mecánico. Hasta el día de hoy, sigue desempeñando un papel insustituible en numerosos sectores industriales.