Transmisor de calor tubular y procedimiento para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento.

Uso de un transmisor (6) de calor tubular para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento,

comprendiendo los flujos de alimento, alimentos líquidos o precursores correspondientes;

presentando el transmisor (6) de calor tubular un tubo (8) de revestimiento;

estando dispuesto en el interior del tubo (8) de revestimiento al menos un tubo (1) de transmisión de calor;

pudiendo guiarse en el al menos un tubo (1) de transmisión de calor un primer flujo de alimento;

pudiendo guiarse en un espacio (10) de revestimiento entre el tubo (8) de revestimiento y el al menos un tubo(1) de transmisión de calor un segundo flujo de alimento; caracterizado porque

al menos una parte de los tubos (1) de transmisión de calor está deformada al menos por secciones, de talmanera que los tubos (1) de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes esencialmentesólo se tocan de manera puntual.

Transmisor de calor tubular y procedimiento para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento.

La invención se refiere al uso de un transmisor de calor tubular para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento según el preámbulo de la reivindicación 17. Un uso o procedimiento de este tipo se conocen por el documento DE 60019635T2.

En la industria alimentaria a menudo es necesario extraer o suministrar calor de/a un alimento líquido. Para ello se utilizan habitualmente, por ejemplo, transmisores de calor de placas o tubulares. En el uso de transmisores de calor tubulares, a menudo se usa un medio de calentamiento o enfriamiento o acumulador de calor o portador de calor, que se usa para la emisión y/o absorción de calor. Para ahorrar energía, este medio de transmisión de calor puede utilizarse a continuación para una transmisión de calor posterior en otro punto del proceso de producción. Así, por ejemplo, en una etapa de procedimiento posterior, el calor que se transmite previamente del medio de transmisión de calor al alimento líquido puede volver a extraerse del mismo mediante su transmisión de vuelta al medio de transmisión.

El uso de un medio de transmisión de calor es desventajoso en la medida en que, en el caso de un proceso de producción continuo, eventualmente es necesario un dispositivo de transmisión de calor adicional. Además el uso de un portador de calor, debido al equipamiento adicional necesario, como por ejemplo tanques, conductos tubulares y bombas, puede ser complejo y costoso. Además debe contarse con pérdidas de energía, por ejemplo debido a irradiación de calor y resistencias a la corriente.

Por ello se han propuesto transmisores de calor tubular, en los que se transmite calor de un primer flujo de alimento o de un primer producto líquido directamente a un segundo flujo de alimento o un segundo producto líquido sin usar un medio de transmisión. Esto requiere que también en un espacio de revestimiento, que está configurado entre el tubo de revestimiento y la mayoría de las veces una pluralidad de tubos de transmisión de calor, fluya un producto líquido. Por ello, el espacio de revestimiento tiene que cumplir con unos requisitos esencialmente mayores que si, como es habitual, fluyera un medio de transmisión de calor a través del espacio de revestimiento. Así, el espacio de revestimiento no sólo tiene que estar diseñado según la técnica de fluidos para un producto líquido, sino que también tiene que poder limpiarse fácilmente.

Independientemente de estos requisitos aumentados con respecto al espacio de revestimiento del transmisor de calor tubular, existe además la necesidad de una colocación mecánica adecuada de los tubos de transmisión de calor en el tubo de revestimiento. En el caso de las longitudes de tubo de transmisión de calor habituales de aproximadamente 6 m, debido al peso propio de los tubos, puede producirse una combadura. Esto puede llevar a un contacto de superficie de los tubos, con lo que se reduce la superficie útil de transmisión de calor y de este modo empeora en general el rendimiento de transmisión de calor del transmisor de calor tubular.

Por tanto, para evitar la combadura de los tubos de transmisión de calor se utilizan soportes mecánicos de los tubos de transmisión de calor a distancias predeterminadas. Sin embargo, los soportes convencionales no satisfacen los requisitos discutidos anteriormente en caso de una entrada de producto por ambos lados. Así, los soportes mecánicos, que están incorporados en el espacio de revestimiento, forman superficies de choque, que por un lado aumentan la resistencia a la corriente del espacio de revestimiento y por otro lado pueden representar sitios de acumulación para sustancias sólidas contenidas posiblemente en el producto líquido. Esto puede llevar a una deposición intensificada de sustancias sólidas en suspensión y/o a que se quemen y agarren sustancias sólidas en suspensión o disueltas del producto líquido, la denominada incrustación. La consecuencia es un rendimiento de transmisión de calor empeorado e intervalos de limpieza más frecuentes.

En este contexto, en el documento DE 600 19 635 T2 se propone una disposición de intercambiador de calor tubular del tipo que presenta varios tubos de transmisión de calor rodeados por un revestimiento y en el que los tubos de transmisión de calor en sus dos extremos están fijados en placas de tubo. A este respecto se aplica una fuerza axial F en al menos un extremo de los tubos de transmisión de calor, de tal manera que éstos no se tocan ni rozan la pared interna del tubo de revestimiento. Mediante esta disposición, los tubos de transmisión de calor se mantendrán separados entre sí y de la pared interna del tubo de revestimiento, sin suponer un obstáculo para el flujo de producto en el tubo de revestimiento.

A este respecto es desventajoso que la fuerza axial aplicada produzca una tensión permanente de los tubos de transmisión de calor. Esto puede llevar a una solicitación de material aumentada y a una vida útil más corta del transmisor de calor.

Además, la fuerza axial tiene que generarse mediante el uso de componentes adicionales tales como tornillos o conjuntos de resortes. Esto dificulta el montaje del transmisor de calor tubular y además aumenta los costes de producción.

Además, en el uso de tubos de transmisión de calor pretensados existe la posibilidad de que durante el montaje o desmontaje se produzcan “efectos de catapulta” en las placas de tubo o en los extremos de los tubos de transmisión de calor. De este modo puede aumentar el riesgo de daños personales.

La invención se basa por tanto en el objetivo de perfeccionar un uso de un transmisor de calor tubular para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento o un procedimiento de tipo genérico para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento, de tal manera que los tubos de transmisión de calor se coloquen sin tensión previa mediante el uso de una fuerza axial.

Este objetivo se soluciona mediante el uso de un transmisor de calor tubular para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento con las características de la reivindicación 1 y el procedimiento para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento con las características de la reivindicación 17.

En la invención se utiliza un transmisor de calor tubular, presentando el transmisor de calor tubular un tubo de revestimiento y estando dispuestos en el interior del tubo de revestimiento uno o varios tubos de transmisión de calor. A este respecto, en el al menos un tubo de transmisión de calor puede guiarse un primer alimento líquido. Además, en un espacio de revestimiento entre el tubo de revestimiento y el al menos un tubo de transmisión de calor puede guiarse un segundo alimento líquido. Además, al menos una parte de los tubos de transmisión de calor está deformada al menos por secciones de tal manera que los tubos de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes se tocan esencialmente sólo de manera puntual.

La combadura se evita por primera vez mediante una deformación al menos por secciones de los tubos de transmisión de calor, mediante la cual los tubos de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes se tocan esencialmente sólo de manera puntual. A este respecto, por primera vez, se prevé una colocación de los tubos de transmisión de calor en un transmisor de calor tubular, en la que se evita de manera eficaz una combadura de los tubos de transmisión de calor dentro del espacio de revestimiento sin una tensión previa de los tubos de transmisión de calor.

Evitando un contacto mutuo de los tubos de transmisión de calor en una superficie más grande se obtiene una superficie de transmisión de calor máxima. Esto sirve para conservar una capacidad de transmisión de calor elevada durante toda la operación de transmisión.

Los sitios de contacto configurados sólo esencialmente de manera puntual o en forma de punto o por puntos entre tubos de transmisión de calor adyacentes forman una resistencia a la corriente mínima en comparación con todas las construcciones habituales para soportar los tubos de transmisión de calor en el espacio de revestimiento del transmisor de calor tubular. De este modo se requieren capacidades de bomba menores y se reduce el aporte de energía al líquido. Esto disminuye el consumo de energía y evita un calentamiento innecesario y posiblemente no deseado del alimento que fluye.

Una consecuencia adicional... [Seguir leyendo]

1. Uso de un transmisor (6) de calor tubular para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento,

comprendiendo los flujos de alimento, alimentos líquidos o precursores correspondientes;

presentando el transmisor (6) de calor tubular un tubo (8) de revestimiento;

estando dispuesto en el interior del tubo (8) de revestimiento al menos un tubo (1) de transmisión de calor;

pudiendo guiarse en el al menos un tubo (1) de transmisión de calor un primer flujo de alimento;

pudiendo guiarse en un espacio (10) de revestimiento entre el tubo (8) de revestimiento y el al menos un tubo (1) de transmisión de calor un segundo flujo de alimento; caracterizado porque al menos una parte de los tubos (1) de transmisión de calor está deformada al menos por secciones, de tal manera que los tubos (1) de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes esencialmente sólo se tocan de manera puntual.

2. Uso de un transmisor de calor tubular según la reivindicación 1, caracterizado porque los tubos (1) de transmisión de calor dispuestos adyacentes al tubo (10) de revestimiento y distanciados del mismo tocan el tubo (10) de revestimiento esencialmente sólo de manera puntual.

3. Uso de un transmisor de calor tubular según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un tubo (1) de transmisión de calor presenta al menos una sección (4) deformada con una forma de sección transversal modificada.

4. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un paso de una sección (2) no deformada a la sección (4) deformada es continuo.

5. Uso de un transmisor de calor tubular según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque la sección (4) deformada presenta una sección transversal esencialmente elíptica.

6. Uso de un transmisor de calor tubular según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque la sección (4) deformada presenta una sección transversal esencialmente circular con un diámetro aumentado con respecto al diámetro del tubo (1) de transmisión de calor.

7. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la longitud de un eje principal de la sección transversal de la sección (4) deformada del tubo (1) de transmisión de calor es de una a dos veces el diámetro de la sección (2) no deformada.

8. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las secciones (2) no deformadas y las secciones (4) deformadas están dispuestas a lo largo de un eje central del tubo (1) de transmisión de calor unas detrás de otras de manera alterna.

9. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los sitios de contacto esencialmente puntuales de las secciones (4) deformadas están dispuestos a lo largo del eje central del tubo (1) de transmisión de calor a una distancia de aproximadamente desde 0, 1 hasta 3 m, de manera preferible aproximadamente desde 1 hasta 2 m entre sí.

10. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la orientación de los ejes principales de dos secciones (4) deformadas sucesivas con una sección transversal esencialmente elíptica se diferencia en un ángulo predeterminado (a) .

11. Uso de un transmisor de calor tubular según la reivindicación 10, caracterizado porque el ángulo predeterminado

(a) asciende a entre 0 y 180º, preferiblemente entre 0 y 90º y en particular a aproximadamente 60º.

12. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el tubo (8) de revestimiento en su sección transversal está deformado al menos por secciones de tal manera que toca los tubos (1) de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes al mismo esencialmente sólo de manera puntual.

13. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los sitios de contacto esencialmente puntuales del tubo (8) de revestimiento están dispuestos a lo largo de un eje central del tubo (8) de revestimiento a una distancia de aproximadamente desde 0, 1 hasta 3 m, de manera preferible aproximadamente desde 1 hasta 2 m entre sí.

14. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la forma de sección transversal de los tubos (1) de transmisión de calor está conformada mediante aplastamiento por secciones.

15. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la forma de sección transversal de los tubos (1) de transmisión de calor está conformada mediante transformación por secciones por medio de hidroconformación y/o calandrado y/o compresión.

16. Uso de un transmisor de calor tubular según al menos una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la forma de sección transversal del tubo (8) de revestimiento está conformada mediante aplastamiento por secciones.

17. Procedimiento para la transmisión de calor entre al menos dos flujos de alimento,

comprendiendo los flujos de alimento alimentos líquidos o precursores correspondientes;

transmitiéndose el calor de un primer flujo de alimento a un segundo flujo de alimento;

guiándose el primer flujo de alimento en al menos un tubo (1) de transmisión de calor de un transmisor (6) de calor tubular;

guiándose el segundo flujo de alimento en un espacio (10) de revestimiento del transmisor (6) de calor tubular;

estando configurado el espacio (10) de revestimiento entre un tubo (8) de revestimiento y el al menos un tubo (1) de transmisión de calor; caracterizado porque

al menos una parte de los tubos (1) de transmisión de calor está deformada al menos por secciones, de tal manera que los tubos (1) de transmisión de calor dispuestos distanciados entre sí y adyacentes se tocan esencialmente sólo de manera puntual.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el calor se transmite sin usar un acumulador de calor o portador de calor.

19. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 17 a 18, caracterizado porque la dirección de la corriente de los flujos de alimento al fluir por el transmisor (6) de calor tubular se modifica en las secciones (4) deformadas.