Em laticínios, cervejarias e fábricas de bebidas, boa parte do tratamento térmico acontece dentro de um pacote de chapas finas de aço inoxidável prensadas lado a lado. São as placas do trocador de calor que separam o produto do fluido de aquecimento ou resfriamento e determinam quanto calor passa de um lado para o outro. Quando elas estão corretas, o processo é estável e econômico. Quando estão gastas, sujas ou mal escolhidas, o resultado aparece em consumo de energia, paradas e risco de contaminação.
Entender como essas placas são construídas, como trabalham dentro de um sistema de pasteurização e quais cuidados exigem ajuda o gestor de manutenção e o engenheiro de processo a tomar decisões mais acertadas na compra, na reposição e na operação diária.
Como é construída uma placa de troca térmica
Cada placa é uma chapa estampada com um padrão de corrugações, geralmente em forma de espinha de peixe (chevron). Esse relevo cria turbulência no fluido mesmo em velocidades baixas, o que aumenta o coeficiente de troca térmica e dificulta a formação de depósitos. A espessura costuma ficar entre 0,4 mm e 0,8 mm, e nos quatro cantos ficam os furos que formam os canais de entrada e saída quando as placas são empilhadas.
O ângulo do chevron muda o comportamento da placa. Ângulos mais abertos geram mais turbulência e troca térmica, com maior perda de carga. Ângulos mais fechados permitem vazões maiores com menos pressão, mas trocam menos calor por área. Muitos trocadores combinam placas dos dois tipos para chegar ao equilíbrio entre área, pressão disponível na bomba e temperatura final desejada.
Materiais e gaxetas
Na indústria de alimentos, o aço inoxidável AISI 316L é o material mais comum para as placas, pela resistência à corrosão por cloretos e aos produtos de limpeza. O AISI 304 aparece em aplicações menos agressivas, e o titânio é usado quando o fluido de serviço é água do mar ou salmoura com alto teor de cloreto. A escolha errada do material leva a corrosão localizada e microfuros, que podem misturar produto e água de serviço sem que o operador perceba.
As gaxetas fazem a vedação entre as placas e direcionam o fluxo para os canais certos. Os elastômeros mais usados são o NBR, indicado para produtos com gordura como leite e creme, e o EPDM, que suporta melhor vapor, água quente e soluções alcalinas. Gaxetas do tipo clip-on, encaixadas sem cola, facilitam a troca em campo. Ao comprar Placas para trocador de calor de reposição, convém informar o modelo do equipamento, o produto processado e a temperatura máxima de trabalho para receber placa e gaxeta compatíveis.
As placas dentro de um sistema de pasteurização
Em um pasteurizador HTST, o mesmo quadro de placas é dividido em seções separadas por placas de conexão intermediárias. Na regeneração, o produto frio que entra é aquecido pelo produto quente que sai, recuperando a maior parte da energia. Depois vêm a seção de aquecimento, alimentada por água quente gerada com vapor, o tubo de retenção externo e as seções de resfriamento com água de torre ou água gelada. No leite, o binômio clássico é 72 °C a 75 °C por 15 a 20 segundos.
Para que esse conjunto funcione, as placas precisam trabalhar ao lado de bomba sanitária, tanque de equilíbrio, válvula de desvio de fluxo, instrumentação e painel de controle. Um Sistema de pasteurização projetado como unidade completa, como os fornecidos pela Dantherm, já sai com as seções dimensionadas para o produto e a vazão definidos. Isso evita a situação comum de um trocador comprado separado que não atinge a temperatura de saída esperada.
Sinais de desgaste e falhas mais comuns
O primeiro sinal de problema costuma ser a queda de rendimento: a temperatura de saída não chega ao valor programado sem aumentar o consumo de vapor ou de água quente. Isso indica incrustação nas placas, comum com leite, que forma depósitos de proteína e minerais, ou com sucos ricos em açúcar e polpa.
Vazamentos externos entre as placas geralmente vêm de gaxetas ressecadas, deslocadas ou de aperto fora da medida indicada pelo fabricante. Mais grave é o vazamento interno, quando uma trinca ou um microfuro deixa os fluidos se misturarem. Por isso, em pasteurizadores, a pressão do lado do produto pasteurizado deve ficar acima da pressão do lado do produto cru e da água de serviço, para que qualquer vazamento ocorra no sentido seguro.
Limpeza e manutenção preventiva
A limpeza CIP diária, com etapas alcalina e ácida em temperatura e concentração corretas, é o que mantém as placas limpas entre as manutenções. Quando o CIP deixa de dar conta, o trocador precisa ser aberto para limpeza manual com escovas macias, sem palha de aço ou ferramentas que risquem a superfície. Durante a abertura, vale inspecionar cada placa contra a luz ou com líquido penetrante para localizar trincas.
As gaxetas têm vida útil limitada e devem ser trocadas em conjunto, seguindo um plano baseado em horas de operação e ciclos de limpeza. Na remontagem, o pacote de placas deve ser apertado até a cota indicada na placa de identificação do equipamento. Aperto acima do especificado deforma as placas, e abaixo provoca vazamentos.
Quando reformar e quando trocar o equipamento
Se o quadro, os tirantes e as conexões estão em bom estado, a substituição de placas e gaxetas devolve ao trocador a capacidade original por um custo bem menor que o de um equipamento novo. Também é possível acrescentar placas ao pacote para ganhar área de troca, desde que o quadro tenha comprimento disponível e as conexões suportem a nova vazão.
A troca do conjunto passa a ser a melhor opção quando a fábrica muda de produto, aumenta muito a produção ou precisa de mais seções do que o quadro comporta. Nesse caso, o projeto deve partir dos dados reais de vazão, temperaturas e utilidades, com cálculo térmico documentado e testes de pressão antes da entrega.
