Tambores rotatórios parcialmente preenchidos com material particulado são amplamente utilizados em várias operações industriais, tais como, secagem, mistura, moagem, calcinação e granulação. O entendimento dos fenômenos presentes no movimento das partículas no interior do tambor é essencial para o projeto e otimização deste equipamento. No presente trabalho foi desenvolvido um estudo experimental e numérico da dinâmica de partículas em um tambor rotatório operando no regime de rolamento. Nas simulações foi utilizada a abordagem multifásica Euler-Euler juntamente com a teoria cinética do escoamento granular. Com o auxílio de uma câmera de alta velocidade (até 2000 frames/s), foram obtidos perfis experimentais de velocidade de partículas para posterior comparação com os resultados simulados. Através dos resultados obtidos, foi possível verificar a influência da velocidade de rotação e do grau de preenchimento do tambor na espessura da camada ativa de escoamento das partículas.