ES2198935T3 - Mejoras en intercambiadores de calor. - Google Patents

Abstract

Un conjunto de intercambiador de calor que comprende una carcasa (1) que aloja a por lo menos un conducto de producto (8) que se extiende de forma sustancial a través de la misma y con un vacío que rodea al conducto de producto para recibir en la práctica fluido de servicio para el intercambio de calor, en donde el conjunto comprende además un montaje (14) que se extiende a través del conducto de producto, pudiéndose mover dicho montaje (14) con movimiento alternativo a lo largo del conducto de producto y teniendo un medio de raspado (15) que se proyecta desde el mismo hacia la pared interior del conducto de producto, caracterizado porque el medio de raspado (15) comprende una cabeza raspadora (16) montada en un brazo (22) y que puede moverse hacia el exterior para dirigirse a la pared interior del conducto de producto, y porque la cabeza raspadora (16) es solicitada elásticamente hacia la pared interior del conducto de producto mediante un medio de solicitación elástico asociado con, o quecomprende, el brazo (22), de manera que tras el movimiento alternativo del montaje (14) dentro del conducto de producto (8), el medio de raspado (15) raspará los residuos de la pared interior del conducto de producto.

Description

Mejoras en intercambiadores de calor.

La presente invención se relaciona con un conjunto de intercambiador de calor para el tratamiento por intercambio de calor de sustancias o mezclas de sustancias, por ejemplo en donde la aplicación de un diferencial de calor produce un cambio en la temperatura de una sustancia o un cambio parcial o completo del estado de una sustancia. La invención resulta particularmente adecuada para utilizarse en intercambiadores de calor, evaporadores y sistemas de cristalización por congelación, en particular, pero no de forma exclusiva, en las industrias alimentaria, farmacéutica y química. En particular, la invención es adecuada para utilizarse en sistemas de intercambiadores de calor para el tratamiento de productos alimenticios fluidos tal como, por ejemplo, en la pasteurización de zumos de frutas o productos lácteos tales como leche o yogur.

Los intercambiadores de calor tubulares se emplean normalmente en la industria alimentaria para calentar o enfriar productos alimenticios fluidos. Por la propia naturaleza de los productos que los mismos transportan, es necesario inspeccionar y limpiar rigurosamente los intercambiadores de calor de forma regular para evitar la acumulación de materia sólida, orgánica o inorgánica. Podrán acumularse depósitos grasos o proteínicos cuando las condiciones permitan la aparición de incrustaciones o, dependiendo de la función a desempeñar del intercambiador de calor, por medio del endurecimiento o congelación de tales depósitos en las paredes internas o en los tubos del intercambiador de calor. Por tanto, como consecuencia de las medidas de mantenimiento de rutina que han de ser realizadas, se pierde de forma inevitable una cantidad importante de tiempo de producción y por tanto de eficacia de producción.

En algunas instalaciones, el problema de la acumulación de residuos alrededor de las paredes internas de los tubos del intercambiador de calor que transportan producto se ve exacerbado por las medidas tomadas para potenciar la turbulencia dentro de los tubos del intercambiador de calor. Dichas medidas incluyen normalmente la disposición de proyecciones o aletas, inductoras de la turbulencia, sobre una superficie interior de los tubos de transporte de producto y a lo largo de la longitud de tales tubos. Dichas aletas u otras proyecciones, inductoras de la turbulencia, son convenientes para mejorar la eficacia del intercambio de calor, pero su efecto secundario de aumentar las superficies sobre las cuales pueden acumularse los residuos, resulta decididamente indeseable.

Se conocen varias disposiciones específicas para la limpieza de los intercambiadores de calor, cuyas disposiciones comprenden habitualmente un raspador de una configuración determinada que pasa a lo largo del tubo de intercambio de calor. Con tales disposiciones surgen varios problemas, por ejemplo, el raspado de los tubos de producto hacen que el raspador se desgaste, perdiendo con ello contacto con las paredes internas de los tubos de producto y permitiendo la deposición de materia sólida sobre las paredes de los tubos de producto. Como resultado de esto, dichos sistemas requieren un mantenimiento frecuente, lo cual se traduce en la pérdida de una cantidad importante de tiempo de producción y por tanto de eficacia de producción. Además, suele ser necesario reemplazar todo el raspador cada vez que se produce dicho desgaste.

La EP0453043A describe un sistema de intercambiador de calor en donde se introducen partículas sólidas dentro del tubo de producto para limpiar sus paredes. Dichas partículas sólidas entran por un extremo del tubo de producto y se desplazan por toda su longitud hasta que se descargan por su otro extremo. Las partículas sólidas son dirigidas entonces a un colector en donde se limpian para ser alimentadas de nuevo al interior del intercambiador de calor. Un inconveniente de este sistema es que el mismo requiere el aislamiento, la limpieza y la reintroducción de las partículas sólidas después de cada pasada a través del tubo de producto, lo cual es una operación que consume tiempo y molesta.

La EP0730893A describe un intercambiador de calor, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y que comprende medios de raspado dispuestos en una varilla. Cada medio de raspado tiene un pasador de arrastre y un anillo raspador anular de material elástico. Los anillos raspadores anulares son solicitados contra la superficie interior del tubo mediante una rendija prevista en uno de los lados del anillo. Este efecto de solicitación desigual impide la compensación del desgaste en ambos lados del anillo y se traduce en una reducción de la eficacia del proceso de cristalización por congelación.

La US-A-3973623 describe un medio de raspado adaptado para raspar la superficie interior de un conducto de producto tras la rotación de un árbol que comprende una paleta solicitada hacia la pared del conducto de producto por un medio elástico.

La FR2224728 describe el uso de un dispositivo raspador dentro de un tubo de producto del intercambiador de calor. Una varilla central está enrollada en espiral con el medio de raspado, el cual entra en contacto con el interior del tubo de producto. Sin embargo, esta disposición padece de varios de los problemas anteriormente identificados.

Un objeto general de la presente invención consiste en proporcionar un conjunto mejorado de intercambiador de calor adaptado para poder mitigar o solucionar estos y otros problemas del estado de la técnica.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto de intercambiador de calor de acuerdo con la reivindicación 1.

Con preferencia, el conjunto tiene una pluralidad de conductos de producto que se extienden de forma sustancial longitudinalmente a través de la carcasa y una pluralidad de varillas, cada una de las cuales se extiende a través de un conducto de producto, pudiéndose mover las varillas de forma conjunta, con movimiento alternativo, a través de un medio de accionamiento alternativo común.

Las diversas varillas se pueden montar en una placa de base que se aloja dentro de la carcasa o en una extensión de la carcasa para moverse con la placa de base, moviéndose la placa de base de forma alternativa a través del medio de accionamiento con movimiento alternativo.

El medio de raspado comprende adecuadamente una cabeza de raspado dispuesta sobre un brazo que se proyecta radialmente desde la varilla, y la cabeza de raspado puede moverse junto con el brazo y ser solicitada por el medio de solicitación elástico.

El medio de raspado puede tener una superficie exterior radial arqueada. Los raspadores se disponen preferentemente en distintas orientaciones radiales a lo largo de la longitud de la varilla y pueden quedar dispuestos en grupos de dos o tres raspadores a intervalos a lo largo de la longitud de la varilla, teniendo cada elemento del grupo una orientación radial respectiva diferente.

El conjunto puede estar adaptado para funcionar como una bomba a través del uso de una válvula en la entrada de producto fluido.

Con preferencia, el conjunto comprende además un controlador para controlar el movimiento alternativo de la varilla o de las varillas a intervalos predeterminados o en respuesta a la temperatura detectada del fluido de producto o de servicio.

Preferentemente, el conducto de producto es un tubo, el cual puede tener una sección transversal circular.

Se describirán ahora de forma más concreta modalidades preferidas de la presente invención, solo a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La figura 1 es un dibujo esquemático en sección longitudinal del conjunto.

La figura 2 es una vista en alzado de frente de la carcasa principal del intercambiador de calor del conjunto de la figura 1.

La figura 3 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de la carcasa del intercambiador del conjunto de la figura 1.

La figura 4 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una placa extrema.

La figura 5 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una placa de brida anular.

La figura 6 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una carcasa de un pistón.

La figura 7 ilustra una vista en alzado lateral y de frente de un tubo interior (o tubo interior de conducto de producto).

La figura 8 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una placa de montaje para los tubos interiores.

La figura 9 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una placa deflectora.

La figura 10 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una varilla raspadora.

La figura 11 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una placa de montaje de base para el montaje de las varillas raspadoras.

La figura 12 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de una varilla de conexión con un pistón para la transmisión de movimiento alternativo desde el pistón a la placa de montaje de base de la varilla raspadora.

La figura 13 ilustra vistas en alzado lateral y de frente de un par de raspadores, cada uno de los cuales comprende un par de elementos raspadores.

La figura 14 ilustra un dibujo en sección longitudinal del conjunto.

Las figuras 15A, 15B y 15C ilustran vistas en alzado lateral y de frente de la configuración de cada uno de un grupo de tres elementos raspadores agrupados.

La figura 16 es una vista en perspectiva de la configuración de la varilla raspadora y de los elementos raspadores agrupados de la segunda modalidad.

La figura 17 ilustra una vista en alzado de frente de una modalidad preferida del medio de solicitación elástico con la cabeza raspadora montada en un pasador rodeado por un elastómero deformable comprimido.

La figura 18 ilustra un alzado de frente de un elemento inductor de turbulencia (al margen de la invención).

La figura 19 es una vista en perspectiva de la varilla y de los elementos inductores de turbulencia agrupados (al margen de la invención).

La figura 20 es una vista de frente de un intercambiador de calor de pasos múltiples.

La figura 21 es una vista del intercambiador de calor de pasos múltiples de la figura 20, tal como se ve desde el otro extremo.

La figura 22 es una sección por la línea A-A de la figura 20.

La figura 23 es una sección por la línea B-B de la figura 21.

Como se ilustra en las figuras 1 y 2, en una modalidad preferida, el cuerpo principal del conjunto de intercambiador de calor comprende una carcasa de intercambiador de calor tubular a través de la cual pasa un fluido de servicio de intercambio de calor (por ejemplo, glicol refrigerante para enfriar o agua o vapor de agua a alta temperatura para calentar) desde un orificio de entrada 2 cerca de uno de los extremos de la carcasa 1 a lo largo de la carcasa 1 y que sale a través del orificio de salida 3 cerca de otro extremo de la carcasa 1.

La carcasa 1 está configurada adecuadamente como un tubo hueco abierto por los extremos (véase figura 3) y está adaptada para poderse intercambiar en la instalación en la cual se dispone para su uso. Los extremos longitudinales opuestos de la carcasa 1 quedan sellados en la práctica mediante las placas extremas 4 (figura 4) que se unen a tope contra las placas de brida anulares 5 (véase figura 5) y con una empaquetadura u otro medio obturador elastómero adecuado entre la placa extrema 4 y la placa de brida

\hbox{anular 5.}

Como se ilustra, la carcasa 1 del intercambiador de calor tiene, en uno de los extremos, una extensión que comprende una carcasa 6 de pistón tubular (véase figura 6) en donde, en un extremo distante de la misma, está dispuesta la placa extrema 4. La carcasa 6 del pistón aloja a una varilla de conexión 26 (figura 2) que transmite el movimiento alternativo desde un pistón 27 (mostrado en configuración oculta en la figura 1 y en configuración sólida en la figura 14). La varilla de conexión 26 se extiende a través de una abertura de la placa extrema 26 y está rodeada por una junta anular de material elastomérico.

En común con muchos diseños convencionales de intercambiadores de calor, están previstos varios tubos interiores 8 para conducir producto (figura 7) extendiéndose a lo largo de la cámara dentro de la carcasa 1 del intercambiador de calor. La modalidad ilustrada comprende 7 de tales tubos interiores 8 dispuestos en una configuración simétrica y todos ellos en comunicación abierta con una cámara de entrada de producto 9 en un extremo de entrada de la carcasa 1 del intercambiador de calor y con una cámara de salida 10 en un extremo de salida de la carcasa 1 del intercambiador de calor.

En la práctica, el producto que ha de ser tratado por el intercambiador de calor pasa al interior de la cámara de entrada 9 a través de un orificio de entrada 11 y entra en cada uno de los tubos interiores 8 para pasar a lo largo de los mismos, dirigiéndose entonces hacia la cámara de salida 10 y orificio de salida 12, estando el producto aislado físicamente en todo momento del fluido refrigerante o del fluido de servicio de calentamiento. El fluido de servicio es bombeado a lo largo de la carcasa 1 que rodea a los tubos interiores 8 desde el orificio de entrada 2 de fluido de servicio hacia el orificio de salida 3. El intercambio de calor se realiza entre el fluido de servicio que rodea a los tubos interiores 8 y el producto que pasa por el interior de dichos tubos 8.

Está prevista la respectiva placa de montaje 13a, 13b (véase figura 8) en cada extremo opuesto de los tubos interiores 8, las cuales no solo mantienen a dichos tubos 8 en su disposición simétrica, sino que también sirven como una pared de barrera entre el producto y el fluido de servicio. Otra placa 20 parcialmente seccionada (véase figura 9) proporciona un soporte adicional para los tubos 9 en un punto intermedio a lo largo de su longitud y sirve como una placa deflectora para inducir la turbulencia del fluido de servicio.

A la vista de los problemas ya mencionados de los sistemas conocidos por el estado de la técnica, referentes a lograr el máximo intercambio de calor a través de la inducción de turbulencia en el producto, al tiempo que se intenta controlar la acumulación de residuos dentro de los tubos interiores, el conjunto ha sido adaptado para incluir además una serie de varillas 14, estando dispuesta cada varilla 14 coaxialmente dentro del respectivo tubo interior 8 y adaptada para asumir movimiento alternativo a lo largo del tubo 8. Cada una de las varillas 14 está dispuesta en uno de los extremos de una placa de base 21 (véase figura 11) la cual, a su vez, está dispuesta de forma deslizante dentro de la carcasa 6 del pistón, presentando una junta alrededor de su borde para evitar, en la práctica, el escape del fluido de producto.

A intervalos a lo largo de sus longitudes, las varillas 14 portan cada una de ellas un par de raspadores que están unidos a la varilla 14 extendiéndose radialmente y estando solicitados elásticamente de un modo radial hacia el exterior. Dichos raspadores sirven para raspar la pared interna del correspondiente tubo interior 8 a medida que la varilla 14 se mueve con movimiento de vaivén dentro del tubo 8. Para evitar dudas, y aunque las varillas 14 se ilustran como presentando una sección circular, las mismas pueden tener cualquier forma en sección transversal y el término ``radialmente'' abarca la disposición en donde los raspadores se proyectan lateralmente desde una varilla que es, por ejemplo, de sección transversal rectangular.

Cada uno de los raspadores 15 tiene un par de elementos raspadores arqueados radialmente opuestos 16a, 16b (véase figura 13 y figuras 15 y 16) que tienen una superficie exterior configurada para adaptarse a la forma de la pared del tubo interior 8. Los elementos raspadores están cada uno de ellos montados en, y separados de, la respectiva varilla de movimiento alternativo 14 por un brazo 22, cuyo brazo 22 se extiende radialmente desde la varilla 14 al interior de un casquillo del elemento raspador 16a, 16b. Cada elemento raspador 16a, 16b queda capturado en su brazo 22 pero puede desplazarse hacia el interior a lo largo del brazo y ser solicitado hacia el exterior por un medio de solicitación elástico, el cual, en este caso, es un resorte de compresión 23 enrollado alrededor del brazo 22 y que está asegurado a rosca en el casquillo del elemento raspador 16a, 16b.

Aunque en la figura 15 el medio de solicitación elástico se ilustra como un resorte de compresión 23, el medio de solicitación elástico puede ser cualquier estructura que solicite al elemento raspador 16a, 16b para acoplarse con la pared interior, por ejemplo, un brazo deformable de material plástico resiliente revestido con Teflon^{TM}. Alternativamente, los medios raspadores podrían unirse a la varilla 14 mediante un pasador 20 que se extiende radialmente y que preferentemente es de acero inoxidable, el cual se une directamente a la varilla 14 y queda alojado en un casquillo formado en la superficie interior del elemento raspador 16a,b, como se muestra en la figura 17. La disposición del pasador 20 y del elemento raspador 16a,b es tal que el elemento queda capturado en el pasador 20 pero puede desplazarse a lo largo de su longitud. Rodeando al pasador enrollado 20 se encuentra un elastómero comprimido y elásticamente deformable 21 (por ejemplo, caucho de silicona comprimido) que se acopla con el elemento raspador 16a,b para solicitarlo hacia el exterior. El desgaste del medio raspador causa la expansión del elastómero 21, lo cual a su vez hace que el medio raspador 16 se mueva a lo largo del pasador 20 y hacia el exterior para dirigirse a la pared interior.

El medio de solicitación elástico proporciona un mecanismo para reducir al mínimo el riesgo de que los raspadores lleguen a quedar agarrotados o a rozar las paredes internas de los tubos interiores 8. La acción del medio de solicitación elástico mantiene el contacto entre los medios raspadores y las paredes internas de los tubos de conducción de producto. En el caso de que se desgaste la superficie de los medios raspadores, el medio de solicitación elástico compensará el menor tamaño de los medios raspadores y mantendrá el contacto entre los medios raspadores y la pared interna, reduciendo la frecuencia con la cual los medios raspadores han de ser sustituidos. Podrá apreciarse que el hecho de disponer elementos raspadores separados permite sustituir uno solo de tales elementos cuando se desgaste, en lugar de sustituir todo el conjunto.

La separación radial entre la varilla 14 y el elemento raspador 16a, 16b y la separación circunferencial entre los respectivos elementos raspadores opuestos 16a, 16b permiten, en la práctica, el paso del producto a lo largo del tubo interior 8.

En la modalidad ilustrada, no solo los raspadores 15 están constituidos cada uno de ellos por un par de elementos raspadores radialmente opuestos 16a, 16b, sino que también cada raspador 15 está apareado con otro raspador 15 separado ligeramente a lo largo de la varilla 14 y angulado en una orientación radial diferente con respecto a la varilla 14. Los raspadores 15 de cada par están convenientemente angulados entre sí en 90º y separados en una distancia del orden de 10 mm. Esto hace que la turbulencia sea óptima al tiempo que no se dificulta el flujo requerido del producto a través de los tubos 8. Como resultado de esta disposición, los elementos raspadores 16a y 16b proporcionan una cobertura completa de la superficie de transferencia de calor. Además, esta disposición permite el paso libre de las sustancias o mezclas de sustancias que pasan a través del intercambiador de calor, permitiendo ello que la limpieza se produzca de manera simultánea con el proceso de intercambio de calor.

En la práctica, el movimiento alternativo de las varillas 14 para mover los raspadores 15 hacia atrás y hacia adelante, induce la turbulencia deseada en el producto para lograr una eficacia óptima del proceso de intercambio de calor. La acción de los medios raspadores hace que la capa límite de la sustancia depositada sobre la superficie de transferencia de calor se desprenda de dicha superficie y se incorpore en la masa de la sustancia o mezcla de sustancias. Por tanto, dicha turbulencia se consigue no solo sin aumentar el riesgo de acumulación de residuos, sino que reduce dicho riesgo de manera positiva.

Además de las ventajas derivadas del raspado y de la inducción de turbulencia, las varillas de movimiento alternativo 14 se pueden emplear también para facilitar el drenaje de los recorridos de producto del intercambiador de calor 1 al término de una operación de producción.

En una modificación del aparato, ilustrada en la figura 13, se puede incorporar una válvula de flujo de paso único 25 en el conducto de entrada 11 de producto, con lo que la acción de movimiento alternativo de la placa de base de montaje 21 de la varilla causa el bombeo del producto a través del intercambiador de calor.

El movimiento alternativo de las varillas 14 y de los raspadores asociados 15 puede producirse de forma continua o intermitente.

Durante el funcionamiento normal del sistema para la inducción de turbulencia, el movimiento alternativo de las varillas 14 y de los raspadores asociados 15 se efectúa adecuadamente de forma cíclica e intermitente, por ejemplo, a intervalos de varios minutos, y convenientemente bajo el control de un medio de control que comprende un microcontrolador, microprocesador o CPU y software operativo. Además, la velocidad de movimiento alternativo se puede variar.

Si se desea, el sistema puede ser mejorado mediante la disposición de sensores de temperatura para detectar la temperatura del fluido de producto y/o fluido de servicio, convenientemente cerca de la salida del intercambiador de calor, para determinar si el proceso de intercambio de calor ha sido o no eficaz. La temperatura detectada se puede emplear como un dato de entrada al controlador para ajustar la velocidad de movimiento alternativo de las varillas.

En la primera modalidad descrita e ilustrada, los raspadores 15 comprenden pares de elementos raspadores opuestos 16a, 16b y están dispuestos en cada una de las varillas a intervalos en pares angulados entre sí en 90º. En la modalidad de las figuras 14 a 16, los raspadores 15 están dispuestos en grupos de tres elementos raspadores individuales ligeramente separados a lo largo de la varilla 8 y angulados sucesivamente en 60º entre sí. Esta disposición de los elementos raspadores 16a, 16b y 16c proporciona una cobertura completa de la superficie de transferencia de calor y permite el paso libre de las sustancias o mezclas de sustancias que pasan a través del intercambiador de calor.

Podrá apreciarse que el tubo que conduce producto puede ser de cualquier forma en sección transversal conveniente y que los raspadores pueden estar configurados de manera consecuente. Además, el conjunto de intercambiador de calor se puede emplear para cualquier producto adecuado, no solo para productos alimenticios.

Aunque el intercambiador de calor anteriormente descrito es un intercambiador de un solo paso, podrá apreciarse que la presente invención se puede aplicar igualmente a intercambiadores de calor de múltiples pasos. Los intercambiadores de calor de múltiples pasos comprenden normalmente una pluralidad de tubos interiores 8 interconectados, para la conducción del producto, que se extienden dentro de una carcasa 1 que está cerrada en cualquiera de los extremos por porciones colectoras 18, 19.

Las figuras 20 a 23 muestran secciones a través de porciones colectoras adecuadas. Cada porción colectora 18, 19 tiene una pluralidad de cavidades dispuestas de manera especial y formadas en el lado encarado con los extremos de los tubos 8. En el colector 18, por ejemplo, está dispuesta una primera cavidad 30 de manera que cuando se monta en la carcasa 1, el extremo de un primer tubo de los tubos 32 desemboca en la misma. En comunicación con esta primera cavidad 30 se encuentra un orificio de entrada de producto (no mostrado). Las otras cavidades 34, 38 y 42 están dispuestas de modo que los tubos 31 y 32, 35 y 36 y 43 y 44 desembocan respectivamente en las mismas. En el extremo opuesto de la carcasa 1, las cavidades de la porción colectora 19 están dispuestas de manera que los otros extremos de los tubos 29 y 31 desembocan en la cavidad 46, los de los tubos 36 y 43 desembocan en la cavidad 48, los de los tubos 32 y 44 desembocan en la cavidad 50 y el del tubo 35 desemboca en la cavidad 52, la cual está en comunicación fluídica con un orificio de salida (no mostrado). De este modo, los tubos del intercambiador de calor se encuentran en comunicación fluídica entre sí.

Como anteriormente, extendiéndose a través de cada tubo y, además, en este caso a través de la porción colectora 18, se encuentra una varilla 14 que porta medios raspadores. En el sistema de múltiples pasos se puede emplear, como es lógico, cualquiera de los diversos tipos de medios raspadores descritos anteriormente con respecto al intercambiador de calor de un solo paso. Con el fin de asegurar que no existan fugas en los tubos de productos se proporcionan juntas de labios en donde las varillas 14 se extienden a través de la porción colectora 18.

Como anteriormente, el movimiento alternativo de las varillas 14 hace que los raspadores 15 asuman movimiento de vaivén e induce la turbulencia deseada en el producto para lograr una eficacia óptima del proceso de intercambio de calor. La acción de los medios raspadores causa también que la capa límite de la sustancia depositada sobre la superficie de transferencia de calor se desprenda de dicha superficie y se incorpore en la masa de la sustancia o mezcla de sustancias.

Cuando se utiliza este sistema, el producto pasa al interior del intercambiador de calor a través del orificio de entrada que desemboca en la cavidad 30 y desde allí se dirige al interior del tubo 29. Cuando el producto llega al extremo del tubo 29 es redireccionado por la porción colectora 19 al interior del tubo 31 y se desplaza a lo largo del mismo en la dirección opuesta hasta que llega a la porción colectora 18, en donde es redireccionado de nuevo, pero esta vez al interior del tubo 32. El producto pasa a través de cada uno de los tubos sucesivamente por vía de las porciones colectoras 18 y 19 de forma alterna hasta que llega al extremo del tubo 35, tras lo cual sale del intercambiador de calor por vía de un orificio de salida.

En una modalidad comparativa que no forma parte de la presente invención, cada varilla 14 puede portar una pluralidad de elementos inductores de turbulencia 22 a lo largo de su longitud (véase figuras 18 y 19). Cada uno de estos elementos 22 está dispuesto de modo sustancialmente perpendicular con respecto al eje de la varilla 14 y de este modo de una forma generalmente perpendicular al flujo de fluido a través del tubo de producto. La forma de los elementos 22 es con preferencia sustancialmente triangular, estando redondeados ligeramente los vértices del triángulo. El tamaño del elemento 22 deberá ser tal que, en la práctica, los vértices del triángulo entren en contacto con la pared interior de los conductos, pero sin rasparla. El área de la superficie que presenta cada elemento 22 al flujo de fluido puede ser del orden de 30% del área en sección transversal del tubo de producto.

En la práctica, el movimiento alternativo de la varilla 14 hace que los elementos 22 asuman un movimiento de vaivén e induce una mayor turbulencia en el producto. Esta turbulencia mejora la eficacia del proceso de intercambio térmico y su uso resulta particularmente adecuado cuando el producto tiene una consistencia viscosa. Como se ilustra en las figuras 18 y 19, aunque los elementos 22 entran en contacto con la pared interior del tubo de producto, los mismos no la raspan. Si bien los elementos son ilustrados como presentando una sección triangular, los mismos pueden ser de cualquier configuración en sección transversal.

Como se ilustra en la figura 19, cada varilla 14 porta una pluralidad de elementos 22, cada uno de los cuales está situado en la varilla en una orientación diferente con respecto a los elementos adyacentes. En la modalidad ilustrada, los elementos están angulados entre sí en 180º, pero los elementos 22 pueden estar dispuestos entre sí en cualquier orientación.

Claims (13)

1. Un conjunto de intercambiador de calor que comprende una carcasa (1) que aloja a por lo menos un conducto de producto (8) que se extiende de forma sustancial a través de la misma y con un vacío que rodea al conducto de producto para recibir en la práctica fluido de servicio para el intercambio de calor, en donde el conjunto comprende además un montaje (14) que se extiende a través del conducto de producto, pudiéndose mover dicho montaje (14) con movimiento alternativo a lo largo del conducto de producto y teniendo un medio de raspado (15) que se proyecta desde el mismo hacia la pared interior del conducto de producto, caracterizado porque el medio de raspado (15) comprende una cabeza raspadora (16) montada en un brazo (22) y que puede moverse hacia el exterior para dirigirse a la pared interior del conducto de producto, y porque la cabeza raspadora (16) es solicitada elásticamente hacia la pared interior del conducto de producto mediante un medio de solicitación elástico asociado con, o que comprende, el brazo (22), de manera que tras el movimiento alternativo del montaje (14) dentro del conducto de producto (8), el medio de raspado (15) raspará los residuos de la pared interior del conducto de producto.

2. Un conjunto de intercambiador de calor según la reivindicación 1 que tiene una pluralidad de conductos de producto que se extienden sustancialmente a través de la carcasa y una pluralidad de montajes, extendiéndose cada uno de los montajes a través del respectivo conducto, y pudiéndose mover los montajes conjuntamente con movimiento alternativo a través de un medio de accionamiento alternativo común.

3. Un conjunto de intercambiador de calor según la reivindicación 2, en donde la pluralidad de montajes se encuentra en una placa de base que está alojada dentro de la carcasa o en una extensión de la carcasa para moverse con la placa de base, moviéndose la placa de base con movimiento alternativo a través de dicho medio de accionamiento alternativo.

4. Un conjunto de intercambiador de calor según la reivindicación 1, 2 o 3, en donde el medio de raspado comprende una pluralidad de raspadores dispuestos a intervalos a lo largo del montaje o de cada uno de los montajes, estando dispuestos preferentemente los raspadores en orientaciones diferentes en la longitud del montaje.

5. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el medio de raspado está formado de un material elástico.

6. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conducto de producto es un tubo y en donde preferentemente el medio de raspado tiene una superficie exterior arqueada de forma radial.

7. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el medio de raspado se proyecta radialmente desde el montaje.

8. Un conjunto de intercambiador de calor según la reivindicación 7, en donde los raspadores están dispuestos en grupos de dos o tres raspadores a intervalos a lo largo de la longitud del montaje, con cada elemento del grupo en una orientación respectiva diferente alrededor del eje del montaje.

9. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la superficie exterior del medio de montaje coincide con el perfil del conducto de producto.

10. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el montaje comprende una varilla que se extiende a través del conducto de producto.

11. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conducto de producto se extiende de un modo sustancialmente longitudinal a través del alojamiento de la carcasa.

12. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la entrada de fluido de producto está provista de una válvula para evitar el contraflujo de fluido, siendo bombeado el fluido de producto por el medio de accionamiento alternativo.

13. Un conjunto de intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto comprende además un controlador para controlar el movimiento alternativo del montaje o de los montajes a intervalos predeterminados o en respuesta a la temperatura detectada del fluido de producto o de servicio.