No es necesario hacer hincapié en la importancia crítica del consumo de energía en los costes en el refino de aceite, así como en los procesos de producción de biodiesel. El uso de la energía en la forma más económica es una de las mayores preocupaciones de los productores de aceites vegetales, por lo que la recuperación de energía y la reducción de los consumos se convierten en los objetivos principales en el diseño de los equipos a utilizar, siendo esto aplicable tanto a circuitos de circulación de aceite, como cualquier otro fluido, como por ejemplo, glicol, donde el calor residual de diferentes corrientes en diferentes áreas de la instalación se puede utilizar en circuito cerrado para aumentar su temperatura hasta la temperatura del punto de uso.
Por lo tanto, en el diseño y la selección de los intercambiadores de calor más adecuados, se deben tener en cuenta las diferentes fases de operación, como puesta en marcha y parada, que deben comprobarse tanto desdE el punto de vista térmico, como el mecánico, ya que podrían implicar situaciones de estrés que afectaran al correcto funcionamiento de los equipos y/o toda la instalación. Al mismo tiempo, se debe considerar el hecho de que, estos intercambiadores de calor, para recuperación de calor o calentamiento/enfriamiento de aceites vegetales, deben trabajar en perfecta concordancia con otras partes del proceso, como deodorización, desgomado, o neutralización, donde se requiere un exhaustivo control de la temperatura. Por último, no se puede obviar durante los cálculos y posterior selección del intercambiador de calor que el tiempo de recuperación de la inversión debe ser el más corto posible.
Recuperación de calor en aceites vegetales
El objetivo es aprovechar al máximo el calor en el aceite refinado para precalentar otras corrientes de aceite, tanto aceite crudo como desgomado. Con el fin de conseguir una situación equilibrada entre los costes de los equipos y la inversión a realizar, y el ahorro económico y energético, se deben revisar diferentes porcentajes de recuperación de calor.
Calentamiento de aceites vegetales
En este caso, donde es habitual calentar el aceite vegetal utilizando vapor de agua, es importante tener en cuenta, no sólo la condición de trabajo estacionaria, sino también la condición de puesta en marcha, ya que en este caso, debido al hecho de no existe aún recuperación de calor, el intercambiador de calor debe trabajar en condiciones peores, tanto mecánica como térmicamente, debido a un requerimiento específico mayor de vapor. De acuerdo con eso, dos escenarios diferentes se podrían considerar, uno, en el que el intercambiador de calor se diseñaría siguiendo la condición de puesta en marcha, por lo que en las condiciones de trabajo fijos con recuperación de calor, el intercambiador de calor funcionaría sobredimensionado, o, en segundo lugar, el uso de las condiciones de puesta en marcha con caudales de aceite más pequeños, que aumentarían progresivamente hasta llegar al caudal nominal de proceso.
Enfriamiento de aceites vegetales
De la misma manera que debíamos considerar la condición de puesta en marcha cuando se hablábamos de calentadores de aceites vegetales, en este caso, sería necesario tener en cuenta, no sólo las condiciones estacionarias de trabajo, sino también la condición de parada, donde el aceite caliente procedente del deodorizador debe ser enfriado a la temperatura final sin ningún tipo de pre-enfriamiento por otra corriente de aceite. Se podría considerar una reducción progresiva del caudal de aceite hasta la parada final en busca de evitar un sobredimensionamiento del intercambiador de calor cuando se trabaja en condiciones de recuperación de calor.
Es notable en este caso, la importancia de un correcto diseño mecánico del intercambiador de calor, debido a la choque térmico causado por el contacto entre el aceite caliente a muy alta temperatura con los medios de refrigeración, agua, glicol, etc., así como una correcta disposición de los baffles deflectores dentro de la carcasa para obtener la mayor transferencia térmica posible.
Fluidificación de margarina
Como caso especial, podemos considerar los intercambiadores de calor para fluidificar margarina, con el fin de facilitar su trasiego por tuberías de circulación, así como en el caso de refrigeración para llenado. Debido al estado semi-sólido de margarina, el uso de tubos lisos hace que la circulación se de en régimen laminar, mientras que el uso del tubo corrugado permite aumentar la turbulencia del fluido, con el consiguiente aumento en la transferencia térmica durante esos procesos.
Otro hecho importante a considerar es el habitualmente alto contenido en sales de la margarina. Esto hace necesario un diseño higiénico de intercambiadores de calor, y una cuidadosa selección de materiales a ser utilizados en la fabricación, con el fin de evitar la aparición de fenómenos de corrosión.
Geometría
Un número de tubos dentro de una carcasa, con solo paso en el circuito de producto. El Multitubo ITMb es un intercambiador de calor corrugado soldado, con placa tubular bridada que permite una inspección visual fácil y rápida. Entendemos que los equipos de higiénicos tienen que ser fácilmente limpiables. Es preferible tener posibilidad de inspeccionar el lado sanitario, en nuestro caso, los tubos interiores.
Ventajas importantes
Todo lo anterior, junto con el hecho de unas condiciones de trabajo muy restrictivas debido a las altas temperaturas y presiones, hacen que el uso de intercambiadores de calor tubulares con tubos corrugados sea el más adecuado tanto desde el punto de vista térmico como el mecánico, ya que muestran algunas ventajas en comparación con los otros intercambiadores de calor, como pueden ser:
- Mayor resistencia mecánica en condiciones de altas temperaturas/presiones que otros tipos de intercambiadores, como intercambiadores de placas y espirales.
- Menor tamaño del intercambiador en la instalación.
- Menor volumen en el canal de aceite. Este punto es muy importante en aquellos casos en que se procesan diferentes tipos de aceites en continuo en la misma instalación, ya que la cantidad de aceite que permanece en el intercambiador es menor que en el caso de intercambiadores de tubo liso, lo cual implica una reducción de costes.
- Auto-drenabilidad del intercambiador, permitiendo recuperar la mayor parte del aceite que permanece dentro del intercambiador en condiciones de parada.
- Costes de mantenimiento más baratos debido a la ausencia de juntas de repuesto.
- Menores niveles de ensuciamiento, lo que hace más fácil procesar diferentes tipos de aceite.
Costes de bombeo inferiores, debido a que la pérdida de carga es menor que en intercambiadores de tubo liso, lo que se traduce en un menor impacto económico
