O material úmido, que flui livremente, é conduzido sobre o feixe rotativo de tubos aquecidos. Devido aos efeitos da radiação e da condução, a umidade evapora e o produto torna-se progressivamente mais seco à medida que percorre o secador, atingindo o nível final de umidade no ponto de descarga. Graças à turbulência eficaz, os sólidos são secos uniformemente.

Princípio

Um Rotary Tube Bundle Dryer (RTBD) é um tipo de secador de transferência indireta de calor amplamente utilizado nas indústrias química, alimentícia, de fertilizantes e mineral para secagem de materiais granulares e de fluxo livre. Ele opera com base no princípio da condução, no qual o calor é transferido indiretamente do vapor (ou outro meio de aquecimento) que flui através de um feixe de tubos rotativos para o material úmido ao redor deles. A umidade do produto evapora sem que o material entre em contato direto com o meio de aquecimento, tornando-o ideal para produtos sensíveis ao calor, empoeirados ou suscetíveis à contaminação.

Princípio de Operação

O princípio de um secador rotativo de feixe tubular baseia-se na transferência indireta de calor por condução e convecção suave.

• O secador consiste em um casco rotativo contendo um grande número de tubos aquecidos a vapor (o “feixe tubular”).
• O material de alimentação úmido é introduzido no casco rotativo e continuamente agitado e misturado pelo movimento rotativo do tambor.
• O vapor flui através dos tubos, transferindo calor através das paredes dos tubos para o material úmido ao redor.
• À medida que o calor é conduzido das superfícies dos tubos para o produto, a umidade evapora e o vapor é removido por uma pequena corrente de ar de exaustão de baixa temperatura ou gás inerte.
• O produto seco é descarregado continuamente pela outra extremidade do tambor.

Como não há contato direto entre o produto e o meio de aquecimento, o processo é limpo, controlado e adequado para materiais sensíveis ao calor ou oxidáveis.

Construção

Um secador rotativo de feixe tubular consiste nos seguintes componentes principais:

1. Casco (Tambor Externo):

O corpo principal do secador é um casco cilíndrico oco que gira lentamente em torno de seu eixo. O casco é ligeiramente inclinado (1°–5°) para permitir que o material se mova gradualmente da extremidade de alimentação até a extremidade de descarga pela ação da gravidade. Ele é fabricado em aço carbono ou aço inoxidável (SS 304 / SS 316), dependendo das características do produto. O casco geralmente é revestido externamente com camisa de vapor para evitar perda de calor e manter uma temperatura consistente.

A relação comprimento-diâmetro normalmente varia de 4:1 a 8:1, e o tambor gira a uma velocidade de 2–10 rpm, acionado por um sistema de motor e engrenagens.

2. Conjunto do Feixe Tubular:

O coração do secador é o feixe tubular, que consiste em centenas de tubos de pequeno diâmetro (tipicamente 25–75 mm DE) fixados em ambas as extremidades às placas tubulares e montados dentro do casco rotativo. O vapor (ou outro meio de aquecimento) flui através desses tubos.

• Os tubos são dispostos paralelamente ao eixo do tambor, cobrindo todo o interior do casco.
• O número e o arranjo dos tubos dependem da capacidade do secador e da necessidade de transferência de calor.
• A rotação do feixe tubular garante agitação contínua e mistura uniforme do material, expondo superfícies frescas para transferência de calor.

3. Sistema de Entrada de Vapor e Saída de Condensado:

O vapor é fornecido através de uma junta rotativa para uma extremidade do feixe tubular. O vapor flui pelos tubos, condensa-se nas paredes internas e libera calor latente para o material no lado externo. O condensado formado é removido através de um coletor de condensado e descarregado pela mesma junta rotativa ou por uma saída separada.

Um purgador de vapor é instalado para garantir a remoção contínua do condensado e manter a máxima eficiência de transferência de calor.

4. Sistemas de Alimentação e Descarga:

• A alimentação úmida é introduzida na extremidade mais alta do tambor através de uma calha de alimentação ou alimentador helicoidal que garante carregamento uniforme.
• À medida que o tambor gira e o feixe tubular agita o material, o produto move-se gradualmente em direção à extremidade de descarga, onde o material seco é descarregado através de uma calha de descarga ou transportador helicoidal.
• O tempo de residência do material dentro do tambor pode ser ajustado controlando a velocidade do tambor e a taxa de alimentação.

5. Sistema de Exaustão de Ar / Vapor:

Embora o secador funcione por aquecimento indireto, uma pequena quantidade de ar ou gás inerte é introduzida para remover os vapores de umidade evaporada. O ar úmido sai através de um duto de exaustão conectado a um separador ciclônico ou filtro de mangas para recuperar partículas finas antes da ventilação. Em alguns casos, condensadores de vapor são utilizados quando é necessária a recuperação de solventes.

6. Mecanismo de Acionamento:

O tambor é montado sobre rolos de suporte ou munhões e girado por um motor elétrico com caixa de engrenagens através de um sistema de corrente, correia ou engrenagem anelar. O sistema de acionamento é projetado para suportar a carga combinada do tambor e do feixe tubular, mantendo uma rotação suave.

7. Isolamento e Enclausuramento:

Todo o casco externo é isolado com lã de vidro ou lã mineral e revestido com uma chapa protetora de aço para minimizar a perda de calor e garantir uma operação segura.

8. Instrumentação e Sistema de Controle:

O RTBD é equipado com manômetros, termopares, medidores de vazão de condensado e controladores de temperatura para regular a pressão do vapor, a velocidade do tambor e a taxa de alimentação.

Os sistemas modernos são automatizados utilizando painéis PLC–HMI para controle preciso, registro de dados e intertravamentos de segurança.