Os permutadores de calor de placas e os permutadores de calor de casco e tubo são os dois tipos mais comuns de permutadores de calor, e ambos servem muito bem quando se pretende aquecer ou arrefecer o mosto durante o processamento. Na nova era do desenvolvimento sustentável, a poupança de energia e a redução do impacto ambiental estão a tornar-se cada vez mais urgentes. Ao utilizar um permutador de calor de placas, a energia pode ser transferida entre dois fluidos a diferentes temperaturas. Isto melhora a eficiência através da transferência de calor.
O que é um permutador de calor?
Um permutador de calor é um elemento de circuito elétrico que permite a transferência de calor (sem mistura entre si) entre dois fluidos (líquido ou gás) com uma diferença de temperatura sem qualquer contacto físico.
Os permutadores de calor dividem-se, em princípio, em três tipos:
- Permutador de calor tubular
- Permutador de calor de placas
- Permutadores de calor para aplicações especiais
Tipo de permutador de calor
Se já esteve exposto a produtos de arrefecimento líquido, irá deparar-se com duas opções: permutador de calor de casco e tubo e permutador de calor de placas. Os permutadores de calor de casco e tubo e de placas funcionam segundo o mesmo princípio, trocando calor entre dois fluidos por condução, mas são construídos de formas muito diferentes.
Permutador de calor de casco e tubo
Constituído por um feixe de pequenos tubos dentro de um invólucro exterior, um permutador de calor de casco e tubo é uma construção simples mas eficaz. Os seus princípios são conhecidos desde há muito tempo. Devido à sua simplicidade e flexibilidade, podem ser fabricados a baixo custo, mesmo em pequenas quantidades. São ideais para aplicações que requerem manutenção e conservação regulares.
Permutador de calor de placas
Um permutador de calor é uma peça de equipamento cervejeiro concebida para aumentar ou diminuir a temperatura do mosto ou da cerveja. Os permutadores de calor nas fábricas de cerveja são frequentemente referidos como "permutadores de calor de placas" porque consistem numa série de placas. O líquido quente flui ao longo de um lado da placa e o líquido frio flui ao longo do outro lado da placa. A troca de calor ocorre entre as placas. Os permutadores de calor mais comuns estão localizados em fábricas de cerveja. O mosto quente a aproximadamente 95°C flui através do permutador de calor e é arrefecido por água fria e refrigerante que flui na direção oposta ao longo do lado oposto das placas.
Permutador de calor de placas e permutador de calor de casco e tubo
Em comparação com os permutadores de calor de casco e tubo, os permutadores de calor de placas têm várias vantagens únicas.
- Expansibilidade: Os permutadores de calor de placas têm normalmente espaço extra na estrutura.
- Manutenção mais conveniente: o permutador de calor de placas pode ser aberto para inspeção e manutenção. Também é possível substituir as placas danificadas.
- Eficiência: A profundidade de prensagem variável e a grande área de superfície de permuta de calor proporcionam um desempenho térmico eficiente e um aquecimento e arrefecimento controlados.
Vantagens dos permutadores de calor de placas
- Capacidade para temperaturas mais elevadas
- Baixa perda de calor
- Estrutura compacta, economizando espaço
- É conveniente alterar a área de transferência de calor
- Fácil de limpar e manter
- Vasta gama de aplicações
- Longa vida útil
- Ideal para pequenas aplicações de aquecimento urbano, arrefecimento de bebidas, produção alimentar e farmacêutica e arrefecimento de óleo a baixa carga
Desvantagens dos permutadores de calor de placas
- baixa temperatura de funcionamento
- Mais custos de manutenção devido às juntas
- Não é adequado para produtos com viscosidade muito elevada ou partículas muito grandes
Vantagens dos permutadores de calor de casco e tubo
- Um design mais pequeno pode reduzir os custos
- O serviço torna-se mais fácil
- Os custos de manutenção dos anéis de vedação são baixos
- Melhor solução para o líquido de arrefecimento da água do mar ou outros líquidos que possam obstruir espaços apertados
- Oferecer melhores opções de instalação
- A solução ideal para unidades de energia hidráulica, máquinas de exploração mineira, embarcações de refrigeração de água do mar e aquecimento de piscinas
Desvantagens dos permutadores de calor de casco e tubo
- Ocupa muito espaço
- Difícil de limpar e manter
Estrutura do permutador de calor de placas
Nestes permutadores, cada placa tem um invólucro tubular côncavo confinado. As placas estão dispostas de modo a formar finos canais rectangulares para desviar o calor através da peça.
O fluido de trabalho flui entre estes canais torcidos e estreitos. As juntas rodeiam as placas do permutador para controlar o fluxo do fluido. Estas juntas estão dispostas de forma a que apenas um tipo de fluido seja distribuído numa placa, enquanto o outro fluido é distribuído na placa seguinte.
O fluido frio e o fluido quente passam através das placas, ocorrendo assim a troca de calor. As placas têm uma área de superfície maior, pelo que têm taxas de transferência de calor superiores às dos permutadores de calor tubulares.
Vantagens importantes da utilização de um permutador de calor
Espaço mais pequeno
Com o avanço da tecnologia moderna, parece que mais potente também significa mais pequeno. Dispositivos pessoais mais pequenos, equipamento de fabrico mais pequeno e de uso geral, e muito mais. A redução do espaço nos armários eléctricos aumenta o risco de pontos quentes e danos nos componentes eléctricos, o que aumenta a necessidade de soluções de arrefecimento mais pequenas e mais eficientes.
Reduzir o impacto ambiental
Para funcionar, o permutador de calor tem de funcionar para garantir que o painel de controlo de alta potência não sobreaqueça. Uma das maiores vantagens dos permutadores de calor modernos é o facto de não dependerem de mais equipamento para funcionar. Como resultado, utilizam menos energia e produzem pouca ou nenhuma poluição em comparação com os métodos de arrefecimento mais tradicionais.
Custo de funcionamento mais baixo
Os permutadores de calor não utilizam equipamento externo complicado e são concebidos para eliminar a maior parte da contaminação. Não necessita de tanta manutenção como um ar condicionado.