Auditoria refinacion-sergio-zalewska

PARASON
AUMENTO DE LA EFICIENCIA
EN LA REFINACIÓN DE CELULOSA
Mantenimiento y condiciones mecánicas
Parámetros de proceso
Control de carga
Diseño de los platos
Ing. Sergio Zalewska
Parason Machinery Pty (India)
sergio.zalewska@kartha-br.com

PARASON
Refinación de las fibras:
Acción mecánica CONTROLADA aplicada a las fibras celulosicas
con el fin de producir las modificaciones necesarias para alcanzar
las propiedades requeridas de la hoja de papel, o producto final.
Fibras no refinadas:
No hay ligación entre fibras
Fibras refinadas:
Las fibras se unen por medio de pequeñas
ligaciones entre las microfibrillas

PARASON
Refinación de las fibras:
Generalmente lo que se busca es un papel con la mayor
resistencia mecánica posible. Lo mejor medio de alcanzar
el objetivo es crear el mayor número de microfibillas en
la superficie de las fibras, sin todavía reducir su longitud.
Para eso, es necesario aplicar la energía mecánica de la
manera correcta.

PARASON
Movimiento
relativo
Presión
Fibras no refinadas Fibras refinadas
Que ocurre dentro del refinador:
Efectos del refino
Corte y generación de
finos
Fibrilación
externa
Fibrilación interna y
absorción de agua
(inchamento)
• Media resistencia a tración
• Baja resistencia al rasgo
• Bajo “bulk”
• Baja porosidad
• Mediana resist. a traccion
• Baja resist. al rasgo
• Alto “bulk”
• Alta porosidad
• Alta resistencia a tración
• Alta resistencia al rasgo
• Bajo “bulk”
• Porosidad mediana
 En mayor o menor grado, todos los efectos se producen en la refinación
 No todas las fibras reciben impacto en un pase por el refinador
 30-50% de las fibras son afectadas, el restante permanece intacto

PARASON
Mantenimiento y condiciones mecánicas
del refinador

PARASON
El refinador es una maquina de precisión:
Dimensiones de las fibras virgens:
Fibra larga (Pino):
3,0 mm
0,030mm 0,016mm
1,2mm
Fibra corta (Eucaliptus):
Dimensiones del refinador:
500mm (20”)
a
1400mm (54”)
Espacio donde las fibras son tratadas
Para una buena eficiencia de refinación,
las condiciones mecánicas del refinador
son de la más alta importancia.

PARASON

PARASONVerificando el alineamiento del refinador:
Holgura en los bujes Asiento de la tapa
Alineamiento del
Soporte deslizanteHolgura en el
Soporte deslizante

PARASONVerificando el alineamiento del refinador:
Cubo y eje sentido axial Cubo y eje sentido radial
Asiento de la tapa Asiento del plato trasero

PARASONTrabamiento del eje:
Buje de la empaquetadura desgastado
Acople sin lubricación o lleno de grasa seca
o con dientes desgastados
Bujes del cuerpo sin lubricación o no alineados

PARASON
Malas condiciones mecánicas resultan en:
 Vibración
 Desgaste excesivo de platos
 Desgaste desparejo de platos
 Daños a los rodamientos y acople
Más principalmente:
Refinación de mala calidad
Desperdicio energético

PARASON
 Mantenimiento mas sencillo
 Evita desgaste en bujes y acople
 Mejor centrado del rotor
 Disponible para la mayoría de los
refinadores con eje flotante
Una alternativa al eje flotante
Up-grade para cubo ranurado

PARASON

PARASON
Presión y caudal
 Influyen en la estabilidad del proceso.
 Mantienen el filme de fibras entre los discos, centralizando el rotor y
evitando el contacto metálico.
 Bajos caudales deben ser corregidos con recirculación o instalando los
refinos en serie.
 Bajas presiones causan instabilidad del rotor.
 Altos caudales y/o altas presiones empujan el rotor para uno de los
lados.
Instalación em paralelo
Altos caudales y bajos grados de refino
Instalación em serie
Bajos caudales y altos grados de refino

PARASON
Consistencia
 Pinus (3,0 - 4,0 %)
 Eucalipto (4,0 - 5,0 %)
 Bajas consistencias favorecen el contacto entre láminas y fibras,
favoreciendo el efecto de corte.
 Más altas consistencias promueven el contacto fibra/fibra,
proporcionando mayor efecto de fibrilación y menos corte.
Efecto del pH (F.C. Blanqueada)
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80 100 120
Energía específica (kWh/t)
Tensile(Nm/g)
pH 5
pH 7
pH 9
pH
 8 - 9
 Bajo pH deja las fibras
quebradizas aumentando el
efecto de corte y formación de
finos
Fluctuaciones de consistencia causan instabilidad del sistema de control
de carga y variaciones de presión – Mala refinación y choque de platos.

PARASON
Control de carga
Un buen control de carga tiene por objetivo no solo compensar el
desgaste de los platos, pero también mantener una refinación
constante minimizando los efectos de oscilaciones de parámetros de
proceso:
 Consistencia
 Caudal
 Variaciones en materia prima

PARASON
Control de carga
kW constante
 Muy barato
 Compensa apenas el desgaste de los platos
 Insensible a variaciones de caudal, consistencia y materia prima
CIC
FIC
EwT
?
?

PARASON
Control de carga
CIC
FIC
EwT
kWh/T
 Necesita un controlador mas sofisticado o esta en el control centralizado
 Compensa apenas el desgaste de los platos, fluctuaciones de caudal y consistencia
 Insensible a variaciones de materia prima
 Los loops de control de consistencia y caudal pueden ser independientes con
feedback al controlador o estar incorporados a ello

PARASON
Control de carga
CIC
FIC
EwT
DrT
kWh/T compensado por medidor de freeness on-line
 Lo mas completo, compensa variaciones de materia prima
 El valor del set-point de kWh/T es actualizado por la lectura de freeness,
normalmente a cada 10-15min

PARASON
(área refinadora)

PARASON
(área refinadora)
Este es el tema más discutido y estudiado en la refinación, y sin
duda lo más importante, pero ningún diseño aportará sus
beneficios y logrará los mejores resultados si los refinadres no
tuvieren:
 Correcto dimensionamiento
 Adecuada instalación
 Buen mantenimiento y optimas condiciones mecánicas
 Control de carga

PARASONIntensidad de refino:
La energía mecánica es transferida a las fibras por las barras.
Cuanto más barras hay en un disco de refino, más baja es la
intensidad con que la energía es aplicada y mayor el numero
de fibras que reciben impacto.
DISCOS DE ALTA INTENSIDAD DISCOS DE BAJA INTENSIDAD

PARASON
SEL (Ws/m) =
Pnet(kW) x 60
CEL(km/rev) x RPM
La intensidad de refino es expresa por
la carga específica de borde
Specific Edge Load (SEL)
Onde:
• Pnet = Energia neta = medición de kW – carga en vacío (no-load)
• CEL (km/rev) = longitud de corte que es dependiente de la area
refinadora
• RPM = revoluciones por minuto del rotor
Intensidad de refino:

PARASONTensileIndex(Nm/g)
TensileIndex(Nm/g)
Net Energy (kWh/T) Net Energy (kWh/T)
Varios estudios ya probaran que una refinación de baja
intensidad no es solo beneficial, pero esencial para alcanzar
un bueno desarollo de las propiedades mecánicas del papel
Resistencia x energía
Fibra corta blanqueada
Resistencia x Energia
Fibra larga no blanqueada
Intensidad de refinación:

PARASONLas fibras deben ser tratadas con cariño
Alta intensidad de impacto
• Corte
• Generación de finos
• Más energía total
Baja intensidad de impacto
• Fibrilación
• Absorción de agua
• Menos energía total

PARASON
Ejemplo:
Uno DDR 34” con motor de 600kW / 500 RPM utilizando 500 kW
de carga neta (ya descontado el no-load) tendrá:
Discos 3x4x7°30’: 29 km/rev  2,06 Ws/m
Discos 2x3x7°30’: 43 km/rev  1,39 Ws/m
Discos 1,6 x 3,2x7°30’: 56 km/rev  1,22 Ws/m
Discos 1,2 x 2,5x7°30’: 82 km/rev  0,83 Ws/m
Limitación: los discos con barras y canales estrechos normalmente
limitan el caudal, siendo utilizados solamente hasta una altura de
3mm, cuando los platos deben ser cambiados.
Intensidad de refinación:

PARASON
LB
MA
SA
Nomenclatura
SA = Ángulo del sector= 360°/numero de sectores
MA = Ángulo medio
LB = Ángulo de inclinación de la primera barra
Ángulo de cruce = 2 x MA
Inclinación de las barras
MA = LB + SA/2
Para platos con 12 sectores:
LB= 15° ’  MA = 30°   Cruce = 60°
LB= 7°30’  MA = 22°30’  Cruce = 45°
LB= 5°  MA = 22°30’  Cruce = 30°

PARASON
Crossing Angle = 2 x MA
Alto ángulo:
 Hidratación
 Fibrilación
 Mayor bombeo
Bajo ángulo:
 Corte
60°
30°
45°
Para mayor parte de las aplicaciones
Buena fibrilación
Bombeo moderado
Altos caudales
Bajo salto °SR
Cabeza de máquina
Alto corte
Bajo bombeo
Usado para:
• Paper de diseño
• Papel resistente a agua
• Celulosa de disolución

PARASON
Variación del ángulo de cruce en un disco convencional
(12 sectores por disco)
Dependiendo de la posición relativa de los platos
(25° mediun angle pattern = 50° crossing angle)
VARIACION DEL ÁNGULO DE CRUCE: 35° - 80°
Las fibras no reciben tratamento homogeneo, produciendo una pasta con distribución de
longitud de fibra muy dispersa, con generación de finos y corte de fibras, exigindo más
energia para lograr las características mecánicas deseadas.

PARASON
El reto:
• Aumentar el numero de barras en el mismo
tamaño de platos
• Mejorar la distribuicion de flujo
• Minimizar la influencia de la variación de angulo
Sectores menores
(Short Angle Sector)
Uso de barras muy finas
1,2 x 2,2
0,9 x 2,0
1,6 x 2,5
Nuevo diseño del canal
de alimentación
La optimización del plato de refinación:

PARASON
Disminuir la variación de ángulo
usando
Short Angle Sectors
VARIACIÓN: 43° - 58°
Platos
convencionales
Platos
SAS

PARASON
Nuevo diseño del canal de alimentación:
• Mejora la distribuición de pasta en la área de refino
• Aumenta la vida útil de los platos podendo utilizarlos
hasta 1mm de altura

PARASONEl Diseño SAS combina:
 Mayor número de barras
 Baja variación del ángulo de cruce
 Distribución optimizada del flujo
 Vida útil más larga
Proporcionando el mejor desarrollo de las características de la fibra y
aumentando la eficiencia energética de la refinación
GRACIAS !
PARASON

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