Reducción de costos operativos en una fábrica de papel

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Un sistema adecuado de vacío y un eficiente doctoring junto con soluciones controlables de desgote para las secciones de formación y prensa son la base fundamental para la eficiencia energética y para la producción de bajo costo de pulpa, papel, cartón y tissue.

INTRODUCCIÓN

Runtech Systems desarrolla, diseña y suministra equipo para la industria papelera y de la celulosa. Cientos de máquinas de papel, tissue, cartoncillo y celulosa se ven beneficiados gracias a nuestros medidores de desgote, sistemas de vacío, equipo de paso de tira y soluciones en doctoring. Años de experiencia en la fabricación de papel distinguen a Runtech de los proveedores tradicionales de equipos papeleros. Nuestros clientes se benefician de soluciones integradas, lo que redunda en importantes ahorros del costo operativo, mejora en la producción de la máquina y en la calidad del producto.

EL VACÍO EN UNA MÁQUINA DE PAPEL

Se utiliza el vacío en una máquina de papel por diversas razones. Para el desgote de la hoja de papel, por supuesto, además, otros usos clave del vacío en una máquina de papel son: para mantener y controlar la ruta que toma la hoja a través de la sección de prensas y para acondicionar los fieltros de prensas. El vacío se utiliza, además, para sostener y controlar la boquilla de desgote en el cilindro aspirante.

Antes, los diseños de la máquina de papel no usaban vacío dependían de la gravedad y de rodillos de prensas para desgotar el papel. A esto nos referimos como desgote por captación. Las velocidades de la máquina eran mucho más lentas que las velocidades a las que hoy en día estamos acostumbrados. Es difícil imaginar hoy en día una máquina de papel sin un sistema de vacío; el desgote con fieltro sigue siendo la manera más común para desgotar papel en una sección de prensas.

Los niveles de vacío en una máquina de papel son por lo general de entre 5 y 70 kPa, lo cual es poco en comparación con otras aplicaciones de vacío en, por ejemplo, la industria química. Sin embargo, los flujos de aire son muy altos debido a las áreas abiertas grandes que vemos en una máquina de papel.

El vacío, que es el resultado de la extracción de aire a través de una restricción, es una herramienta cara; es uno de los tres principales consumidores de energía en una papelera. Históricamente, ha estado muy disponible y a menudo se ha utilizado de forma excesiva. Hoy en día enfrentamos un incremento en el costo de la energía. Las papeleras demandan reducir los costos operativos para seguir siendo competitivas. Por lo tanto, tiene sentido revisar las demandas de flujo de aire y, cuando sea apropiado, aplicar el pensamiento de la vieja escuela, por ejemplo: utilizar desgote por captación en lugar del desgote por fieltro.

ECOFLOW

La principal función de una sección de formación y prensas en una máquina de papel es retirar el agua de la hoja de papel. Se debe medir el porcentaje de desgote para comprender la eficiencia de los elementos individuales (como las bandejas recogedoras y las cajas aspirantes) de una sección de formación y prensas Sin esto, la revisión del flujo fundamental de aire (el nivel de vacío, por ejemplo) y la consiguiente optimización no se pueden llevar a cabo con éxito.

El agua retirada de la hoja de papel contiene aire, y en ocasiones es propensa a presentar espuma. Los medidores magnéticos tradicionales de flujo o caudalímetros requieren un flujo homogéneo, y no son capaces de proporcionar datos precisos. Los medidores Ecoflow están diseñados para medir el flujo de agua mediante una restricción mecánica, además de que no les afecta el aire retenido o la espuma. Estos dispositivos se utilizan tanto bajo vacío (en un tubo separador de caída) como en condiciones atmosféricas normales.

DOCTORES

El método más económico para retirar el agua en una sección de prensa es el desgote por captación, contrario a la desgote por fieltro, para el cual se necesita un flujo de aire que requiere energía. El desgote por captación se facilita al permitir que el fieltro funcione húmedo en combinación con doctores apropiados y bandejas. Los rodillos aspirantes en ocasiones están equipados con doctores dobles para prevenir la rehumectación y maximizar el volumen vacío y así permitir una mejor retirada del agua. Se deben diseñar bandejas recogedoras de gotas para captar el agua retirada de las boquillas y construirlas lo suficientemente rígidas para adaptarse a los porta-doctores.

El desgote y los doctores están relacionados no solo con el consumo de energía, sino que también juegan un papel importante en el rendimiento, la eficiencia y la rentabilidad de la máquina de papel, así como en los perfiles del papel. Por lo tanto, un sistema de doctores y de desgote bien diseñado y operado es la clave para el buen funcionamiento y la eficiencia energética de una sección de prensas.

Runtech es uno de los proveedores líderes de soluciones mejoradas de doctores y desgote para todo tipo de máquinas de celulosa, papel, cartoncillo y tissue. En muchos casos, las soluciones de Runtech alcanzan un incremento de 1 a 3 % más seco después de la sección de prensas, lo que ahorra una cantidad considerable de energía en la sección de sequería (de 4 a 12 % menos de vapor).

SOPLANTES TURBO EP

El vacío se crea como resultado del aire moviéndose a través de una restricción. Para lograrlo, se pueden usar ventiladores, soplantes turbo y bombas de anillo líquido. Las papeleras usan a menudo una mezcla de ellos.

Las soplantes turbo tienen la ventaja de ser una manera eficiente por naturaleza de comprimir el aire para los modestos índices de comprensión (menos de 3,5) que enfrentamos en una máquina de papel. Una soplante turbo es, para un determinado diseño de impulsor y de velocidad de rotación, un dispositivo con relación de comprensión constante contrario a una bomba de anillo líquido, la cual se trata de una máquina de desplazamiento constante.

El consumo de energía de una soplante turbo es una función del flujo de aire que es comprimido para satisfacer la relación de comprensión predeterminada. Una suplante turbo a velocidad constante tiene un rango limitado de funcionamiento eficiente, ya que es necesario regular el ajuste de vacío de la máquina de papel fuera del nivel designado.

Todos los elementos de vacío de la máquina, como la aspirante y el rodillo aspirante, requieren de cierta cantidad de flujo de aire para funcionar al nivel ideal. La capacidad necesaria depende del tipo y de la vida útil del fieltro, los tipos de papel, los gramajes , la velocidad de la máquina, etc. Las bombas de anillo líquido y las soplantes de velocidad fija no pueden abastecer estas necesidades de flujo y vacío dinámico, lo que en ocasiones redunda en un importante desperdicio de energía.

Las soplantes Turbo EP están diseñadas para funcionar de manera eficiente a través de una variedad de niveles de vacío y de flujos de aire para permitir a las papeleras optimizar los niveles de vacío, al mismo tiempo que aprovecha la mayor eficiencia que tiene una soplante superior a una bomba de anillo líquido. Los motores de alta velocidad con reguladores de frecuencia-velocidad, permiten a una soplante RunEco tradicional proporcionar a la máquina de papel niveles de vacío de entre 30 y 70 kPa. Los diseños del rodete de amplio rango permiten altos niveles de eficiencia en todo el rango de funcionamiento. Esto significa que se puede reducir al mínimo la cantidad y el uso de las válvulas de regulación. Como resultado tenemos de un ahorro energético de 30 a 70 % en comparación con los sistemas de vacío tradicionales.

Además, las soplantes Turbo EP funcionan sin necesidad de líquido sellador (agua), de tal forma que contribuye al ahorro de agua en la papelera.

AUDITORÍAS DEL SISTEMA DE VACÍO Y DE DESGOTE

Como se sabe, la demanda de vacío varía con diferentes calidades de papel, fieltros y velocidades de la máquina; sin embargo, una solución a medida con capacidades variables y flexibles puede equilibrar el suministro y la demanda, lo que resulta en una optimo desgote y en un menor consumo de energía. Por ello Runtech realiza auditorías profesionales del sistema de vacío y de desgote, antes de un proyecto de reforma para sus clientes.

Durante los últimos 20 años, los ingenieros de Runtech han realizado miles de auditorías de sistemas de vacío, así como estudios de desgote en papeleras. Estos estudios y auditorías permiten a Runtech comparar la efectividad de los sistemas de vacío existentes, el equipo de desgote, los elementos de vacio, telas y fieltros. Esta información viene integrada en un plan de reforma y actualización, en ocasiones paso a paso, que dará como resultados un menor gasto operativo junto con un incremento de la producción o mejoras en maquinabilidad.

STORA ENSO SKOGHALL KM8, SUECIA

Stora Enso Skoghall BM8 es la mayor máquina de tableros de fibra larga de Europa, con un ancho de hoja de 8,1 m y una capacidad anual de 450 000 toneladas. Esta máquina produce sobre todo cartón para líquidos para la industria alimentaria.

El sistema de vacío se actualizó en 2014. Se pararon 10 bombas de anillo líquido y se remplazaron por dos (2) soplantes Turbo EP y dos (2) ventiladores industriales. Esto le permitió a la papelera ahorrar 16,6 GWh al año en energía eléctrica directa, además de las reducciones importantes en costos de mantenimiento.

LEIPA SCHWEDT PM4, ALEMANIA

Leipa Schwedt PM4 fabrica papel LWC. A 1600 m/min y ancho de hoja de 8100 mm, se trata de una gran máquina. Esta máquina se suministró originalmente con dos (2) soplantes turbo de varias etapas y una (1) soplante de una sola etapa. Este sistema se reacondicionó en agosto de 2015 mediante el remplazo de las soplantes de varias etapas con una soplante Turbo EP, lo que significó 7 GWh por año aproximadamente en menor consumo.

PAPELERA CHINA(NOMBRE NO REVELADO)

Este cliente compró un sistema RunEco (soplantes Turbo EP y dispositivos Ecoflow) junto con una nueva máquina de papel que produce 300 000 toneladas de papel delgado al año. Un sistemas de vacío tradicional para una máquina semejante resultará, por lo común, en una energía de vacío específica de 70 a 100 kWh/t. La solución que se suministró alcanzó 50 kWh/t después de su inicio en 2015. Como resultado de las subsecuentes actividades de mejora por el cliente, el sistema se optimizó aún más gracias a que se instalarondispositivos Ecoflow; ahora, funciona a 35 kWh por tonelada de papel fabricado.

IPET KAGIT, TURQUÍA

Ipek Kagit es un fabricante turco de papel delgado. Runtech remplazó el actual sistema de vacío (3 bombas de anillo líquido) de TM3 con una soplante única Turbo EP en 2015. Al mismo tiempo se instaló un sistema EcoFlow, lo que permitió a la papelera optimizar los niveles de vacío sin sacrificar la eficiencia de desgote. El resultado fue un 50 % de ahorro en energía, más una disminución significativa en el consumo de agua.