Este documento presenta un estudio sobre un intercambiador de calor de carcasa y tubos. El estudio analiza el funcionamiento de este tipo de intercambiadores, las variables que influyen en el proceso de transferencia de calor y sus aplicaciones en procesos industriales como la metalurgia. El objetivo del estudio es entender el fenómeno de transferencia de calor en este tipo de equipos teniendo en cuenta los avances tecnológicos recientes y cómo afecta a procesos metalúrgicos.

1. INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS
MARIO CESAR PIRACOCA
JOHNATAN CUCHIVAGUEN FRANCO
CARLOS EDUARDO GAMBOA GONZÁLEZ
YEISON DAVID PEDRAZA PULIDO
JEISON ALFONSO LÓPEZ RUBIO
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA
TUNJA
2016

2. INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS
MARIO CESAR PIRACOCA
JOHNATAN CUCHIVAGUEN FRANCO
CARLOS EDUARDO GAMBOA GONZÁLEZ
YEISON DAVID PEDRAZA PULIDO
JEISON ALFONSO LÓPEZ RUBIO
Proyecto de investigación de fenómenos de transporte transferencia de calor
Ingeniero MSC. Luis Fernando Lozano Gómez
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA
TUNJA
2016

3. 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se desea conocer el funcionamiento de los equipos, variables y restricciones de
un intercambiador de carcasa y tubos ya que tienen un gran número de
aplicaciones, en su gran mayoría las industriales, por esto es de importancia
analizar los principios de diseño térmico y los posibles usos en la industria
metalúrgica nacional.
1.1 ANTECEDENTES
Los intercambiadores de calor de carcasa y de tubo, son los más usados en las
industrias de proceso. Este tipo de intercambiador provee una relación entre el
área de transferencia de calor entre el Peso-Volumen más bien Grande. A pesar
de esto, es relativamente fácil de construir en una gran variedad de tamaños, y
sus propiedades mecánicas le permiten soportar condiciones de operación
severas. Además, su mantenimiento es comparativamente sencillo, y los
componentes más propensos a falla (tubos y sellos), pueden ser fácilmente
reemplazados.
Estos equipos tienen la ventaja de ser compactos, y de soportar presiones tan
altas o mayores a 400 atm. Sin lugar a dudas es el intercambiador de calor de
mayor uso en la industria; los fluidos que pueden manejar son gases o líquidos,
incluyendo cambios de fase.
1.2 PROBLEMA A INVESTIGAR
No se conocen los principios fundamentales como velocidad de transferencia,
rendimiento, temperaturas y presiones a las que trabaja de la transferencia de
calor en intercambiadores de calor de carcasa y tubos.
1.3 VIABILIDAD
Los intercambiadores de carcasa y tubos se utilizan principalmente para sistemas
líquido-líquidos. El interior de los tubos es mucho más fácil de limpiar que la
carcasa, por tanto el fluido que forme espuma o depósitos salinos deberá circular

4. a través de los tubos. El fluido corrosivo deberá circular a través de los tubos para
evitar el gasto de metales especiales para ambos, carcasa y tubos.
Ventajas:
 Son eficientes debido a la alta turbulencia.
 Altas temperaturas.
 Altas presiones
 Sin sellos
Desventajas:
 Elevado factor de ensuciamiento.
 Equipos muy grandes y pesados.
 Baja transferencia de calor
1.4 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
Pregunta Principal
¿Cómo se presenta el fenómeno de intercambio de calor en un intercambiador de
de carcasa y tubos?
Preguntas secundarias

5. o ¿Cuál es el fundamento que rige la transferencia de calor en
intercambiadores de carcasa y tubos?
o ¿Cuáles son las principales variables que influyen en un proceso de
transferencia de calor?
o ¿Cuáles son los avances tecnológicos que se han implementado en los
últimos años en mecanismos de transferencia de calor?
o ¿Cuál es la influencia de la trasferencia de calor en los procesos
metalúrgicos actuales?
2.5. OBJETIVOS
2.5.1. GENERAL
 Estudiar el fenómeno de transferencia de calor en intercambiadores de
carcasas y tubos teniendo como soporte los actuales estudios sobre el
tema.
2.5.2. ESPECIFICOS
 Seleccionar los avances principales más importantes presentados en los
últimos años en el fenómeno de transferencia de calor.
 Analizar las diferentes variables que influyen en un proceso de
transferencia de calor.
 Interpretar cual es la influencia del fenómeno de transferencia de calor en
los procesos metalúrgicos.
 Con el desarrollo investigativo del proyecto afianzar conocimientos
adquiridos en la materia Fenómenos del Transporte.

6. 3 MARCO TEORICO
UN NUEVO INTERCAMBIADOR DE CALOR REFRIGERADO POR AGUA
SHELL - TUBO PARA REFRIGERADORES DE PULSO DE TUBO DE ALTA
CAPACIDAD
Gran capacidad de enfriadores de impulsos de tubos se consideran candidatos
prometedores para aplicaciones en la tecnología de la superconductividad de alta
temperatura, licuadoras pequeñas de gas y tanques de almacenamiento
criogénicos. Este artículo presenta un novedoso intercambiador de calor de
carcasa tubo diseñado particularmente para un refrigerador tales. En una
subunidad de transferencia de calor de esta configuración, varios tubos de cobre
de pequeño diámetro se sueldan dentro de un tubo de gran diámetro. Este
intercambiador de calor se caracteriza por pequeño diámetro hidráulico, de alta
porosidad y la distribución uniforme de la temperatura del gas. Para comprobar su
rendimiento, una simulación numérica se llevó a cabo primero en comparar las
distribuciones de la temperatura de la cáscara de tubo y configuraciones de
chapado de aleta. Los experimentos se llevaron a cabo a continuación, para
investigar su capacidad de enfriamiento. De acuerdo con los resultados
experimentales, el intercambiador de calor de carcasa tubo logra un mejor
rendimiento de transferencia de calor, especialmente con potencia de entrada
grande. La temperatura del gas en la entrada del intercambiador de calor y el
gradiente de temperatura en el regenerador se redujo significativamente en la
novela diseño de la cáscara de tubo, lo que demuestra aún más su mejor
rendimiento.