sistema de preparo de massa na produção de papel
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Sistemas de preparo de massa para a produção de papel
Introdução
Os sistemas de preparo de massa estão presentes em toda planta de produção de papel.
Ele é composto pelos equipamentos e subsistemas responsáveis por tratar a fibra
celulósica, removendo contaminantes e adequando as características conforme a
demanda do tipo de papel.
O fluxograma a seguir mostra um sistema de preparo de massa de uma planta de OCC
(old corrugated cardboard).
Preparo de massa típico em uma planta de OCC
Matérias-primas
Aparas: As aparas são importantes fontes de matéria-prima, pois garantem a
sustentabilidade do produto. Atualmente 55% dos papéis consumidos no Brasil são
reciclados. As aparas de embalagens são as mais recicladas, enquanto que as aparas
brancas geralmente são recicladas apenas uma vez, já que os resíduos de papéis de
imprimir e escrever são usados na produção de tissue (higiênicos), os quais são
descartados após o consumo. As aparas podem ser classificadas de acordo com o
seguinte:
• Branco I – VI
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• Kraft I – III
• Cartões de pasta mecânica
• Jornais I – II
• Cartolinas I – IV
• Ondulados I – III
• Revistas I – II
• Mistos I – III
• Tipografia
Fibras virgens: bastante comuns em plantas integradas, podem ser branqueadas ou
marrons, não terem passado pelo processo de secagem, ou secas em máquinas
desaguadoras (40% de grau seco), flash dryer ou máquina secadora de celulose,
atingindo 95% de grau seco e transportada na forma de fardos de 250 kg cada. Alguns
estudos descrevem as diferenças de desempenho entre fibras nunca secas e as fibras
secas, e suas relações com o chamado efeito de hornificação.
Processo de secagem tipo flash-dryer
Desagregação (pulper)
O desagregador ou pulper é a primeira etapa do sistema de preparo de massa.
Responsável pela fragmentação e hidratação, trata-se de um grande batedor com um
rotor ao centro. Ele faz com que a massa se movimente, e com isto se fragmente até que
suas fibras sejam individualizadas.
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Desagregador vertical
Quanto ao processo, podem ser contínuos ou por batelada. Quanto à forma, podem ser
verticais, horizontais ou por tambor. Quanto à posição, podem ser desagregadores de
fardos no início do processo, ou estarem posicionados ao longo da máquina de papel.
Possuem um conjunto de rotor e placa perfurada, que ajudam na desagregação e
fragmentação dos flocos. O fluxograma a seguir mostra um sistema desagregação por
batelada.
Processo de desagregação por batelada
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Os sistemas também podem ser contínuos, onde os fardos são ininterruptamente
alimentados no pulper. Isto exige instrumentos e controles mais sofisticados, que
garantem o controle de consistência, fundamental para a eficiência do processo.
Processo de desagregação contínuo
O desempenho do pulper pode variar muito conforme as características dos
equipamentos. Por isso há uma grande série de rotores disponíveis, com objetivo de
reduzir o consumo de energia.
Depuração
Este processo que tem como objetivo principal a remoção de contaminantes da massa.
O equipamento principal é o depurador pressurizado, que consiste na maior parte dos
casos de um rotor e um cesto estacionário. O rotor tem como objetivo limpar a face do
cesto através de foils, que criam pulsações e permitem um novo ciclo de passagem de
fibra.
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Interior de depurador pressurizado
Quanto à aplicação, podem ser depuradores de massa grossa, fina ou cabeça de
máquina. Quanto à consistência, podem ser de baixa (1 – 2%) ou média consistência (3
– 4%). Seus cestos podem ser de furos ou ranhuras, e terem outros acessórios como
removedores de rejeitos leves.
1 – alimentação 2 – rotor 3 – cesta peneira 4 – aceite 5 – rejeito
Depurador pressurizado
Depuradores de cabeça de máquina: são responsáveis por proteger a caixa de entrada
da máquina de papel contra a entrada de contaminantes. Possuem cestos perfurados,
operam em baixa consistência e com rotores de baixíssima pulsação, a fim de evitar
alteração da mesa formadora.
Variáveis de operação: Na operação do depurador existem importantes variáveis que
precisam ser consideradas:
• Diferencial de pressão
• Velocidade de passagem
• Taxa de rejeitos
• Consistência
• Fluxo
• Engrossamento de rejeitos
• CSF de entrada, saída e rejeito
• Eficiência de remoção de shives (palitos)
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Os depuradores podem operar em série, paralelo e em cascata. A proposta de mais
estágios é reduzir a geração de rejeitos, aumento mais a eficiência de remoção do
sistema, com a menor perda de fibras.
Alguns dos problemas mais comuns neste processo é operar com consistências maiores
que o recomendado, ou com altas velocidades de passagens.
Assim como os rotores e foils, os cestos são elementos fundamentais para o resultado
da depuração. Eles podem assumir diversas formas, conforme sua aplicação.
Propriedades de cestos ranhurados
As cestas podem ser revestidas com materiais mais duros, como cromo, a para
aumentar sua durabilidade.
Cleaners
Enquanto a depuração atua como uma barreira dimensional para a segregação dos
contaminantes, os cleaners, também conhecidos como hidrociclones ou depuradores
centrífugos, fazem a separação conforme a densidade da partícula. Servem
principalmente para a remoção de areia, um dos contaminantes mais comuns neste
processo. Através destes sistemas pode-se remover até 95% da areia e outras partículas
pesadas.
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O princípio fundamental do depurador centrífugo é que cada partícula terá uma
resposta diferente às forças de arraste aplicadas pela rotação do fluido dentro do
equipamento. Isto fará que tenham uma posição definida, onde partículas mais
pesadas se concentram nas bordas, enquanto as mais leves no centro.
Princípio básico dos cleaners
O sistema deve operar em condições estáveis de fluxo de pressão, garantindo um
diferencial de pressão entre alimentação e aceite que permita a correta eficiência. Os
seguintes fatores são fundamentais no dimensionamento dos equipamentos:
• Tipo de polpa ou suspensão
• Produção
• Consistência de alimentação, geralmente de 0,1 a 5%, conforme aplicação
• Temperatura da suspensão
• Químicos na suspensão
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• Pressão de operação
Assim como os depuradores, os cleaners podem ser instalados em vários estágios, com
o objetivo de reduzir o rejeito produzido.
Sistema de cleaners
Refinação
Nesta etapa as fibras são mecanicamente tratadas, com objetivo de desenvolver suas
propriedades morfológicas. A consistência de refino pode variar entre 3,5 – 6%, de
acordo com o tipo de refinador.
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Os refinadores são máquinas que transformam a energia elétrica em mecânica, e
transferem esta energia através de pulsos para a massa fibrosa. A ação de pulsação,
causada pelas barras refinadoras causam stress na fibra, colapsando-as e alterando as
características anatômicas, aumentando sua capacidade de ligação com outras fibras, as
chamadas pontes de hidrogênio.
Fibras não-refinadas e refinadas
Para alcançar os melhores resultados da refinação, é importante que o sistema esteja
bem ajustado e controlado, de acordo com as melhores práticas e recomendações dos
fabricantes.
Variáveis de operação: as seguintes variáveis precisam ser consideradas na operação
dos refinadores de baixa consistência:
• Grau de refino, medido em grau Schopper-Riegler ou Canadian Standard of
Freeness (CSF)
• Consistência de refino
• Energia específica
• Intensidade de refino
• Taxa de recirculação
• Fluxo
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Controle típico do refinador
Além dos fatores operacionais, é fundamental a correta manutenção dos refinadores
para garantir um excelente resultado. Eles são alto consumidores de energia, e por isso
é importante sempre verificar:
• Geometria do conjunto, paralelismos e batimentos
• Alinhamento da carcaça e eixo
• Inspeção de buchas e elementos de desgastes
• Corrosão
• Material dos discos ou cones
• Calibração da instrumentação
Circuito de quebra de máquina
Durante o processo de produção de papel é comum ocorrer quebras da folha.
Enquanto a máquina é ajustada, grande quantidade de papel precisa ser reciclado de
volta ao processo. Isto é feito através de pulpers horizontais ao longo da máquina.
Dependendo do tipo de papel e da quantidade de resina resistente a úmido, além do
pulper outros equipamentos são necessários, como os despastilhadores (deflakers).
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Pulper horizontal
O refilo gerado durante a produção de papel também retorna como quebra, e é
desagregado.
Despastilhador (deflaker)
Sistema de água branca
O sistema de água branca refere-se à reutilização de água de processo e fechamento do
circuito. Em um cenário onde a redução no consumo de água é cada vez mais exigido,
o reuso se faz necessário. Entretanto, a água de processo precisa ser recuperada
adequadamente.
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Quando a massa é alimentada na caixa de entrada e passa para a etapa de formação, a
água que é drenada contém considerável quantidade de sólidos. Estes sólidos
consistem de finas fibras, fillers, químicos, corantes e outros aditivos.
Do ponto de vista econômico, o reuso de água branca precisa ocorrer o mais próximo
possível da máquina de papel, com a água mais rica sendo utilizado primeiro. Após a
utilização como diluição e em chuveiros que permitem este tipo de água, o restante
pode ser direcionado aos save-all. É possível utilizar agentes floculantes a fim de
aumentar a retenção na formação.
Sistema de água branca
Conclusão
Os sistemas de preparo de massa, também conhecidos como Stock Preparation
Systems, são fundamentais na produção de qualquer tipo de papel. O conhecimento de
seus principais componentes, de suas variáveis de controle e das diferentes técnicas
disponíveis é a base para o aumento do desempenho e melhoria de eficiência.
Autor
Luciano Oliveira
Engenheiro com mais de 17 anos de experiência na área de papel e celulose.
Contato: [email protected]