Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se encuentran entre los sistemas de transferencia de calor más consolidados y fiables, ya que permiten que dos fluidos diferentes intercambien calor sin mezclarse entre sí. El principio básico de funcionamiento se basa en que un fluido circule por el interior de los tubos, mientras que el otro fluido fluye por el exterior de los tubos, en el lado de la carcasa.
La transferencia de calor se produce a lo largo de la superficie de los tubos mediante mecanismos de conducción y convección, en función del movimiento del fluido. De este modo, se garantiza un intercambio de calor controlado, seguro y eficiente incluso en condiciones de alta temperatura y alta presión.
Modos de Funcionamiento Según la Disposición del Flujo
Uno de los factores más importantes que afectan a la eficiencia de la transferencia de calor en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos es la disposición del flujo:
• Flujo Paralelo:
Ambos fluidos entran al intercambiador de calor desde la misma dirección. Aunque inicialmente se logra una transferencia de calor rápida, la diferencia de temperatura a la salida es limitada.
• Flujo a Contracorriente:
Los fluidos se mueven en direcciones opuestas. Esta disposición crea una mayor diferencia de temperatura media, proporcionando la máxima eficiencia de transferencia de calor y siendo el método más utilizado en aplicaciones industriales.
Diseños de Paso Simple y Paso Múltiple
Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden diseñarse con diferentes números de pasos según los requisitos del proceso:
• Los sistemas de paso simple se prefieren para aplicaciones sencillas con baja pérdida de carga.
• Los sistemas de paso múltiple aumentan la velocidad del flujo y la turbulencia, mejorando así el rendimiento de la transferencia de calor.
Esta flexibilidad permite que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se adapten fácilmente a diferentes capacidades y condiciones de proceso.
Función de la Estructura de Carcasa y Tubos
• Los tubos constituyen la superficie principal de transferencia de calor y suelen fabricarse con materiales como cobre, aleaciones de cobre-níquel, acero inoxidable, acero al carbono o aleaciones especiales.
• La carcasa dirige el segundo fluido que circula alrededor de los tubos, proporcionando el control del flujo dentro del intercambiador de calor.
Gracias a esta estructura robusta y modular, los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden operar de forma segura durante muchos años bajo condiciones de alta presión, alta temperatura y con fluidos agresivos. Este principio de funcionamiento convierte a los intercambiadores de calor de carcasa y tubos en una solución de transferencia de calor indispensable, especialmente en procesos industriales críticos.
