I. Estructura básica y principio de funcionamiento (1) Estructura principal El intercambiador de calor tubular está compuesto principalmente por cuatro partes: carcasa, haz de tubos, placa de tubos y tapa. Carcasa: Cilindro exterior que protege y alberga el haz de tubos, por el que circula un fluido (caliente o frío). Haz de tubos: Componente esencial. Varios tubos de transferencia térmica se fijan en la placa de tubos con una disposición determinada (triángulo equilátero, cuadrado) para formar la superficie de intercambio. Por el interior de los tubos circula otro fluido que intercambia calor con el fluido de la carcasa. Placa de tubos: Situada en ambos extremos de la carcasa, fija los tubos y separa el fluido lado tubo y lado carcasa para evitar su mezcla. Tapa: Montada en los extremos de la carcasa, cuenta con puertos de entrada y salida de fluido. Se conecta a tuberías externas mediante boquillas para gestionar la entrada, salida y distribución del fluido. (2) Principio de funcionamiento Dos fluidos con temperaturas diferentes circulan por el lado tubo y el lado carcasa respectivamente, transfiriendo calor a través de la pared del tubo. El fluido caliente transmite calor a la cara interna de la pared tubular y luego al fluido frío desde la cara externa, elevando la temperatura del fluido frío y reduciendo la del fluido caliente. Diseñando adecuadamente la longitud, diámetro, cantidad de tubos, velocidad y dirección del flujo, se optimiza la transferencia térmica para cumplir requisitos de intercambio en distintas condiciones operativas. II. Clasificación y características (1) Tipo de placa de tubos fija Características estructurales: Las placas de tubos en ambos extremos del haz se fijan rígidamente a la carcasa. Estructura simple y compacta, bajo coste de fabricación. Aplicación: Adecuado para condiciones donde el fluido de carcasa está limpio y no forma incrustaciones fácilmente, con pequeña diferencia de temperatura (generalmente ≤50 °C), ej: intercambio en pequeños procesos químicos. Limitaciones: Una gran diferencia térmica genera tensiones térmicas, que pueden deformar el haz o agrietar la placa de tubos. (2) Tipo de cabeza flotante Características estructurales: La placa de tubos de un extremo del haz puede moverse libremente dentro de la carcasa (cabeza flotante), el otro extremo permanece fijo. Ventajas: Elimina eficazmente las tensiones térmicas; el haz se puede extraer fácilmente para limpieza. Ideal para grandes diferencias térmicas y fluidos de carcasa que generan incrustaciones, ej: precalentamiento de crudo en refinerías. (3) Tipo de tubo en U Características estructurales: Los tubos se curvan en forma de U, ambos extremos fijados en una única placa de tubos, cada tubo puede expandirse y contraerse libremente. Aplicación: Estructura compacta, para condiciones de alta temperatura y alta presión con fluido limpio por dentro de los tubos, ej: calentadores de alta presión en centrales eléctricas. Desventajas: Limpieza interior complicada; los codos en U sufren desgaste por erosión y pueden presentar fugas.