Principio y Construcción

Un secador rotatorio es un equipo de secado continuo utilizado para reducir el contenido de humedad de sólidos a granel como minerales, fertilizantes, arena, biomasa, productos químicos y alimenticios. El principio de funcionamiento se basa en la transferencia de calor directa o indirecta entre una corriente de gas caliente y el material húmedo mientras este se agita y remueve continuamente dentro de una carcasa cilíndrica giratoria. El efecto combinado de la transferencia de calor, la transferencia de masa y el movimiento mecánico garantiza un secado eficiente y uniforme de grandes volúmenes de material.

En un secador rotatorio, el material húmedo se introduce en un tambor inclinado giratorio, a través del cual fluye aire o gas caliente en corriente paralela (misma dirección) o contracorriente (dirección opuesta) al movimiento del material. A medida que el tambor gira, las paletas elevadoras (aletas internas) montadas en el interior de la carcasa levantan y dispersan el material a través de la corriente de aire caliente, maximizando el contacto superficial y mejorando la transferencia de calor. La humedad se evapora rápidamente y el material seco se descarga continuamente por el extremo inferior del tambor.

Principio

El principio de funcionamiento de un secador rotatorio es la transferencia de calor y masa entre el aire (o gas) caliente y el material húmedo mediante convección y conducción.

• Convección: El gas de secado caliente transfiere calor a las partículas sólidas a medida que pasa sobre y alrededor de ellas, evaporando la humedad superficial.
• Conducción: El calor también se transfiere por contacto directo entre la superficie caliente del tambor y el material a medida que este se remueve.
• Difusión: La humedad interna del material migra a la superficie y se evapora en la corriente de aire circundante.

La rotación del tambor garantiza una mezcla continua y la exposición de nuevas superficies, promoviendo un secado uniforme. Dependiendo de los requisitos del proceso, los secadores rotatorios pueden operar con flujo de aire en corriente paralela (el aire caliente y el material se mueven en la misma dirección, reduciendo el estrés térmico) o flujo de aire en contracorriente (el aire caliente y el material se mueven en direcciones opuestas, lo que permite una mayor eficiencia térmica y una menor humedad final).

Construcción

Un secador rotatorio consta de los siguientes componentes principales:

• Carcasa giratoria (Tambor):
  El cuerpo principal del secador es una gran carcasa cilíndrica, ligeramente inclinada (1–5°) con respecto al eje horizontal. Generalmente está fabricada de acero al carbono o acero inoxidable, dependiendo del producto y la temperatura. La relación longitud-diámetro de la carcasa suele oscilar entre 4:1 y 10:1. La superficie interior puede estar revestida con ladrillos refractarios o acero inoxidable para aplicaciones de alta temperatura o corrosivas. El tambor gira lentamente, normalmente entre 2 y 10 rpm, y se apoya sobre anillos de rodadura y rodillos de soporte.
• Paletas (Elevadores):
  Dentro del tambor, se sueldan paletas o aletas elevadoras a lo largo de la circunferencia interior. Estas paletas elevan el material desde la parte inferior y lo dispersan a través de la corriente de gas caliente a medida que el tambor gira, aumentando la superficie de contacto para una transferencia eficiente de calor y masa. El diseño de las paletas (radial, espiral o en cascada) varía según las características de flujo y el contenido de humedad del material.
• Sistema de alimentación:
  El material húmedo se introduce en el extremo superior del tambor a través de una tolva de alimentación o un transportador de tornillo. A menudo se utiliza una válvula rotativa para regular el caudal de alimentación y mantener un sellado entre el sistema de alimentación y la cámara de secado caliente.
• Sistema de calefacción:
  El aire o gas de secado se calienta mediante serpentines de vapor, quemadores de gas, calentadores de aceite o gases de combustión calientes de un horno. El aire se dirige al tambor a través de un conducto de entrada de aire caliente equipado con un cono o distribuidor para garantizar un flujo de aire uniforme.
  • En los secadores de tipo directo, los gases calientes entran en contacto directo con el material.
  • En los secadores de tipo indirecto, el tambor se calienta externamente y el material no entra en contacto directo con el gas (utilizados para productos polvorientos o tóxicos).
  • Sistema de accionamiento:
    El tambor gira mediante un motor eléctrico y una caja reductora a través de un sistema de transmisión por cadena, engranajes o fricción. Las unidades grandes pueden incluir un sistema de transmisión de corona dentada y piñón para una rotación suave. El sistema de accionamiento se apoya sobre rodillos de soporte con alineación ajustable para mantener el equilibrio.
  • Sistema de extracción de aire y recolección de polvo:
    El aire de escape húmedo sale por el extremo opuesto del secador a través de un conducto de escape. Un separador ciclónico, filtro de mangas o lavador de gases elimina las partículas finas arrastradas por la corriente de aire antes de su descarga. Algunos sistemas incluyen ventiladores de tiro inducido para mantener el flujo de aire y el equilibrio de presión deseados.
  • Sistema de descarga:
    El producto seco sale por el extremo inferior del tambor a través de una rampa de descarga o un transportador de tornillo. Dependiendo del producto, puede pasar posteriormente por un enfriador, clasificador o transportador para su posterior procesamiento o envasado.
  • Estructura de soporte y sellos:
    El tambor descansa sobre rodillos de soporte montados en una estructura base de acero rígida. Se proporcionan anillos de sellado o sellos flexibles en ambos extremos, de alimentación y descarga, para evitar fugas de aire y mantener el control de la presión.
  • Instrumentación y controles:
    El secador está equipado con sensores de temperatura (aire de entrada/salida), manómetros, indicadores de velocidad y controles de flujo. Se puede utilizar un panel de control PLC-HMI para monitorizar y automatizar los parámetros de secado y garantizar un rendimiento constante.