Os permutadores de calor funcionam através da "troca de calor" ou "troca de energia", utilizando uma série de "placas" ou "tubos" (dependendo do tipo de permutador de calor) para aquecer ou arrefecer um líquido. O líquido é separado por placas (num permutador de calor de placas) ou tubos (num permutador de calor de tubos); numa fábrica de cerveja, os tubos transportam de um lado o produto da cerveja ou da sidra (como o mosto) e do outro a água ou o refrigerante.
Os permutadores de calor de placas são utilizados na indústria cervejeira para a transferência de calor entre dois fluidos. Um permutador de calor é a melhor forma de aquecer ou arrefecer qualquer líquido a uma temperatura precisa. Ao testarmos o papel dos permutadores de calor nas fábricas de cerveja, verá que em breve se tornarão parte integrante de qualquer operação de fabrico de cerveja. Este artigo abordará o princípio de funcionamento de um permutador de calor de placas utilizado no equipamento de fabrico de cerveja.
O que é um permutador de calor de placas?
Os permutadores de calor de placas são utilizados para transferir energia térmica de um fluido para outro. Estes fluidos nunca se encontram porque estão separados pelo permutador de calor. Um permutador de calor de placas consiste em muitas placas paralelas empilhadas umas sobre as outras, criando canais através dos quais o fluido pode fluir. O espaçamento entre as duas placas opostas cria canais através dos quais o fluido pode fluir.
Como é construído um permutador de calor de placas?
Um permutador de calor é constituído por uma série de placas paralelas colocadas umas sobre as outras de modo a formar uma série de canais para o escoamento do fluido entre elas. Os espaços entre duas placas adjacentes formam canais para o fluxo de fluido.
Os orifícios de entrada e saída nos cantos das placas permitem a passagem de fluidos quentes e frios através de canais alternados no permutador de calor, de modo a que as placas estejam sempre em contacto com o fluido quente de um lado e com o fluido frio do outro.
O tamanho das placas varia de alguns centímetros quadrados até ao fluxo. O número de placas num único permutador de calor varia de dez a várias centenas, atingindo assim uma superfície de permuta de milhares de metros quadrados.
Qual é o princípio de funcionamento de um permutador de calor de placas?
O princípio de funcionamento de um permutador de calor de placas baseia-se no fluxo em contracorrente de dois fluidos. Na indústria cervejeira, um líquido é normalmente o mosto, que é o líquido extraído do processo de trituração, e o outro líquido é normalmente água fria ou glicol. Durante o fabrico da cerveja, o mosto é arrefecido até à temperatura desejada com água fria ou glicol.
Durante o fabrico da cerveja, o mosto é arrefecido até à temperatura desejada com água fria ou glicol. O permutador de calor de placas consiste em dois canais principais, um para o mosto e outro para o líquido de arrefecimento. Os dois canais são separados por uma placa metálica fina, concebida para maximizar a capacidade de transferência de calor entre os dois fluidos.
O mosto flui através dos canais de um lado da placa, enquanto o fluido de arrefecimento flui através dos canais do outro lado da placa. Os dois fluidos fluem em direcções opostas, com o mosto a fluir da entrada para a saída do permutador de calor de placas e o fluido de arrefecimento a fluir da saída para a entrada. Como os dois fluidos fluem em direcções opostas, o calor é transferido entre eles através das finas placas de metal. O mosto liberta calor para o líquido de arrefecimento, que absorve o calor e o transporta.
Num permutador de calor de placas, o fluxo é diagonal. Enquanto o líquido quente entra na parte superior e sai na parte inferior, o líquido frio entra na parte inferior e sai na parte superior. Assim, a eficiência atinge o nível mais elevado.
Diferentes tipos de permutadores de calor de placas
- Trocadores de calor de placas brasadas: Para Refrigeração e Aplicações Industriais
- Permutadores de calor de placas com juntas: Adequados para muitas indústrias, tais como HVAC, alimentar, cervejeira e farmacêutica.
- Permutadores de calor de placas soldadas: utilizados nas indústrias do petróleo, do gás e química.
- Permutador de calor de placas semi-soldadas: Combina a utilização de placas soldadas e de juntas. O permutador de calor é constituído por dois conjuntos de placas soldadas entre si.
Vantagens dos permutadores de calor de placas
- Eficiência: Os permutadores de calor de placas transferem calor entre dois fluidos, tornando-os ideais para a indústria cervejeira, onde o controlo preciso da temperatura é fundamental.
- Tamanho compacto: O permutador de calor de placas é compacto e fácil de instalar e utilizar no equipamento de fabrico de cerveja.
- Facilidade de limpeza: O design do permutador de calor de placas permite uma limpeza fácil, o que é importante na indústria cervejeira, uma vez que a limpeza é fundamental para manter a qualidade do produto.
- Económicos: O funcionamento dos permutadores de calor de placas é económico, o que os torna uma escolha popular para as cervejeiras de pequena e média dimensão.
O permutador de calor mais adequado para as fábricas de cerveja
Então, qual é o melhor permutador de calor? Depende de vários factores.
Vários tipos diferentes de permutadores de calor podem ser adequados, mas os mais adequados para as fábricas de cerveja são os permutadores de calor de placas ou os permutadores de calor de tubos.
Uma das considerações para a utilização de permutadores de calor em fábricas de cerveja é o facto de as bebidas conterem frequentemente muitos sedimentos. Com coisas como levedura, mosto, grãos de cevada e outros sedimentos, é provável que os permutadores de calor desenvolvam depósitos que irão obstruir o permutador de calor - mas tanto os permutadores de calor de placas como os de tubos podem ser mantidos, limpos e fornecidos.
Permutador de calor de placas
Os permutadores de calor de placas são adequados para fábricas de cerveja. Os fabricantes de cerveja podem tomar medidas para reduzir a sedimentação, tais como agitar a mistura e deixar assentar tudo antes do processamento, ou ter o cuidado de não bater em nenhum ingrediente antes de bombear. As reparações dos permutadores de calor de placas também são mais fáceis, uma vez que podem ser desmontados sem muito espaço - enquanto os permutadores de calor de casco e tubo necessitam de mais espaço para serem reparados.
Permutador de calor tubular
Muitos fabricantes de cerveja podem preferir permutadores de calor tubulares, que são menos susceptíveis de ficarem obstruídos com sedimentos. De facto, os permutadores de calor tubulares são concebidos para lidar com líquidos que contêm muitos sedimentos (como a cerveja), pelo que há pouco risco de entupir um permutador de calor de casco e tubo. Também são fáceis de limpar no local, uma vez que pode remover as tampas das válvulas em ambas as extremidades, escovar os tubos e pulverizá-los antes de voltar a montar o permutador de calor. Para muitos, esta pode ser a sua primeira escolha. Não há risco de entupimento do permutador de calor de casco e tubo.
Material
Outra consideração é qual o melhor material para as suas necessidades: placa de titânio ou aço inoxidável? O engenheiro que selecciona o permutador de calor consigo poderá dizer-lhe o que melhor se adequa às suas necessidades.