Principio.

El Secador de Película Fina Agitada (ATFD) funciona según el principio de transferencia continua de calor y evaporación rápida del disolvente o la humedad de una película fina de material bajo agitación y vacío. Es un sistema de secado altamente eficiente, diseñado para manejar materiales sensibles al calor, viscosos o pastosos, difíciles de secar con secadores convencionales. En este sistema, un agitador giratorio de alta velocidad distribuye continuamente una suspensión o solución de alimentación como una película fina sobre una superficie calentada. La agitación distribuye el material uniformemente, renovando constantemente la superficie para la evaporación y evitando la formación de costras o acumulaciones. A medida que el calor se transfiere de la pared a la película del producto, el disolvente o la humedad se vaporizan rápidamente y los vapores se eliminan mediante un sistema de vacío o de salida de vapor. El producto seco, que puede estar en forma de polvo, escamas o gránulos, se descarga continuamente por la parte inferior del secador.

El principio básico del ATFD es maximizar la velocidad de transferencia de calor y masa mediante la creación de una película delgada agitada de material sobre una superficie caliente. Dado que el espesor de la película suele ser de tan solo unos milímetros, el coeficiente de transferencia de calor es muy alto, lo que resulta en tiempos de residencia cortos y un secado eficiente incluso a bajas temperaturas. El funcionamiento al vacío reduce el punto de ebullición del disolvente, lo que permite secar a temperaturas de pared moderadas (de 60 °C a 150 °C, según el material), lo que minimiza la degradación térmica. Esto hace que el ATFD sea especialmente adecuado para el secado de materiales sensibles al calor y viscosos, como residuos farmacéuticos, lodos químicos, extractos de alimentos, polímeros y efluentes de evaporadores o cristalizadores.

Construcción

Un secador de película fina agitado es un recipiente cilíndrico vertical u horizontal diseñado para proporcionar una amplia área de transferencia de calor con agitación mecánica. Sus principales componentes son los siguientes:

• Cilindro/carcasa de secado:
  El núcleo del ATFD es una carcasa cilíndrica encamisada, fabricada en acero inoxidable (SS304 o SS316L) u otro material resistente a la corrosión, según la aplicación. La superficie interior está altamente pulida para reducir la fricción y evitar la adhesión del producto. La camisa exterior actúa como superficie de calentamiento, a través de la cual circula vapor, aceite caliente u otros fluidos de transferencia de calor para suministrar la energía térmica necesaria. El medio de calentamiento generalmente fluye a través de la camisa en contracorriente con el flujo de material para una máxima eficiencia. El cilindro está diseñado para funcionar al vacío o con baja presión y cuenta con salidas de vapor y puertos de inspección.
• Conjunto agitador:
  Un eje giratorio central recorre todo el cilindro de secado y soporta una serie de aspas, limpiadores o paletas agitadoras. Estas aspas están especialmente diseñadas para mantener una película fina, uniforme y turbulenta del material de alimentación en la pared interior. Las aspas suelen estar accionadas por resorte o con bisagras para ajustarse automáticamente al contorno de la pared, lo que garantiza una limpieza continua y evita la acumulación de material. El agitador suele funcionar a alta velocidad (100–500 rpm, según el tamaño y la viscosidad del producto) y es accionado por un motor eléctrico con caja de engranajes y sello mecánico. En algunos diseños, el agitador tiene accionamiento superior; en otros, puede tener accionamiento inferior con un prensaestopas o sello mecánico para mantener la integridad del vacío.
• Sistema de entrada de alimentación:
  La suspensión, pasta o concentrado de alimentación ingresa al secador a través de una boquilla o distribuidor de alimentación ubicado en la parte superior (en los secadores ATFD verticales) o en un extremo (en los secadores ATFD horizontales). La alimentación se distribuye inmediatamente mediante las aspas giratorias formando una película delgada y uniforme sobre la pared calentada, lo que garantiza un contacto eficiente y una evaporación rápida.
• Sistema de salida de vapor:
  A medida que el disolvente o la humedad se evaporan de la película delgada, los vapores generados ascienden o fluyen hacia una salida de vapor ubicada cerca de la parte superior de la carcasa. Los vapores se dirigen a un condensador y un sistema de bomba de vacío, que mantiene el vacío necesario y elimina los gases no condensables. El conducto de vapor está diseñado para minimizar el arrastre de partículas del producto.
• Sistema de descarga de producto:
  El material seco, generalmente en forma de polvo, escamas o gránulos, se descarga continuamente desde la salida inferior a través de un rascador o un tornillo de descarga. Dependiendo de las características del material, la descarga puede ser por gravedad o por tornillo sin fin a un recipiente de recolección o una zona de enfriamiento.
• Sistemas de calefacción y vacío:
  El medio de calentamiento (generalmente vapor o aceite caliente) circula por la camisa para proporcionar la energía térmica necesaria para el secado. Un sistema de vacío, compuesto por una bomba de vacío, un condensador y un receptor, mantiene la presión de funcionamiento, que puede oscilar entre 50 mbar y 200 mbar, dependiendo del producto y el punto de ebullición del disolvente. La combinación de calor y vacío garantiza un secado suave y una alta calidad del producto.
• Instrumentación y controles:
  Los ATFD modernos están equipados con sensores de temperatura y presión, controles de velocidad de alimentación y ajustes de velocidad de rotación. Estos parámetros se monitorean y controlan mediante un sistema de control PLC-HMI para garantizar un funcionamiento uniforme y un rendimiento seguro. Los enclavamientos de seguridad previenen el sobrecalentamiento, la sobrepresión y las fallas mecánicas.

Construcción de un liofilizador

Un secador por congelación (liofilizador) consta de varios componentes clave integrados para realizar las tres etapas anteriores en condiciones controladas.

Componentes principales y sus funciones