Principio

Un secador de haz de tubos rotatorios (RTBD) es un tipo de secador de transferencia de calor indirecta, ampliamente utilizado en las industrias química, alimentaria, de fertilizantes y mineral, para secar materiales granulares y de flujo libre. Funciona según el principio de conducción, donde el calor se transfiere indirectamente desde el vapor (u otro medio de calentamiento) que fluye a través de un haz de tubos rotatorios al material húmedo que los rodea. La humedad del producto se evapora sin que el material entre en contacto directo con el medio de calentamiento, lo que lo hace ideal para productos sensibles al calor, polvorientos o contaminables.

Principio de funcionamiento

El principio de un secador de haces de tubos rotatorios se basa en la transferencia de calor indirecta por conducción y convección suave.

• El secador consta de una carcasa giratoria que contiene una gran cantidad de tubos calentados con vapor (el “haz de tubos”).
• El material de alimentación húmedo se introduce en la carcasa giratoria y se agita y mezcla continuamente mediante el movimiento giratorio del tambor.
• El vapor fluye a través de los tubos, transfiriendo calor a través de las paredes de los tubos hacia el material húmedo circundante.
• A medida que el calor se conduce desde las superficies del tubo hasta el producto, la humedad se evapora y el vapor es transportado por una pequeña corriente de aire de escape de baja temperatura o gas inerte.
• El producto seco se descarga continuamente desde el otro extremo del tambor.

Dado que no hay contacto directo entre el producto y el medio de calentamiento, el proceso es limpio, controlado y adecuado para materiales sensibles al calor u oxidables.

Construcción

Un secador de haz de tubos rotatorio consta de los siguientes componentes principales:

1. Carcasa (tambor exterior):

El cuerpo principal del secador es una carcasa cilíndrica hueca que gira lentamente sobre su eje. La carcasa está ligeramente inclinada (1°–5°) para permitir que el material se desplace gradualmente desde el extremo de alimentación hasta el extremo de descarga por gravedad. Está fabricada en acero al carbono o acero inoxidable (SS 304 / SS 316), según las características del producto. La carcasa suele estar revestida externamente con una camisa de vapor para evitar la pérdida de calor y mantener una temperatura constante.

La relación longitud-diámetro suele variar entre 4:1 y 8:1, y el tambor gira a una velocidad de 2 a 10 rpm, impulsado por un motor y un sistema de engranajes.

2. Conjunto de haz de tubos:

El corazón del secador es el haz de tubos, que consta de cientos de tubos de pequeño diámetro (normalmente de 25 a 75 mm de diámetro exterior) fijados en ambos extremos a placas tubulares y montados dentro de la carcasa giratoria. El vapor (u otro medio de calentamiento) fluye por estos tubos.

• Los tubos están dispuestos paralelos al eje del tambor, cubriendo todo el interior de la carcasa.
• La cantidad y la disposición de los tubos dependen de la capacidad del secador y del requisito de transferencia de calor.
• La rotación del haz de tubos garantiza una agitación continua y una mezcla uniforme del material, exponiendo superficies nuevas para la transferencia de calor.

3. Sistema de entrada de vapor y salida de condensado:

El vapor se suministra a través de una junta rotatoria a un extremo del haz de tubos. El vapor fluye por los tubos, se condensa en las paredes internas y libera calor latente al material exterior. El condensado formado se elimina a través de un colector de condensado y se descarga por la misma junta rotatoria o por una salida independiente.

Se instala una trampa de vapor para garantizar la eliminación continua de condensado y mantener la máxima eficiencia de transferencia de calor.

4. Disposiciones de alimentación y descarga:

• El alimento húmedo se introduce en el extremo superior del tambor a través de un conducto de alimentación o alimentador de tornillo que asegura una carga uniforme.
• A medida que el tambor gira y el haz de tubos agita el material, el producto se mueve gradualmente hacia el extremo de descarga, donde el material seco sale a través de un conducto de descarga o un transportador de tornillo.
• El tiempo de residencia del material dentro del tambor se puede ajustar controlando la velocidad del tambor y la velocidad de alimentación.

5. Sistema de escape de aire/vapor:

Aunque el secador funciona con calentamiento indirecto, se introduce una pequeña cantidad de aire o gas inerte para eliminar los vapores de humedad evaporados. El aire húmedo sale por un conducto de escape conectado a un separador ciclónico o filtro de mangas para recuperar las partículas finas antes de su ventilación. En algunos casos, se utilizan condensadores de vapor cuando se requiere la recuperación de disolventes.

6. Mecanismo de accionamiento:

El tambor está montado sobre rodillos de soporte o muñones y gira mediante un motor eléctrico con caja de engranajes mediante una transmisión por cadena, correa o corona dentada. El sistema de accionamiento está diseñado para soportar la carga combinada del tambor y el haz de tubos, manteniendo una rotación suave.

7. Aislamiento y cerramiento:

Toda la capa exterior está aislada con lana de vidrio o lana mineral y cubierta con una lámina de acero protectora para minimizar la pérdida de calor y garantizar un funcionamiento seguro.

8. Sistema de Instrumentación y Control:

El RTBD está equipado con manómetros, termopares, medidores de caudal de condensado y controladores de temperatura para regular la presión del vapor, la velocidad del tambor y la velocidad de alimentación. Los sistemas modernos se automatizan mediante paneles PLC-HMI para un control preciso, registro de datos y enclavamientos de seguridad.