Industria Papelera Procesos, Operaciones y Equipos

Presentación del tema: "Industria Papelera Procesos, Operaciones y Equipos"— Transcripción de la presentación:

1 Industria Papelera Procesos, Operaciones y Equipos
Introducción personal Hablar de experiencia en zucamor Qué productos realizan Cuantas plantas tiene Qué producen en ranelagh y quilmes Procesos, Operaciones y Equipos

2 El Papel y su utilización
El papel es un material de estructura porosa constituido por fibras celulósicas entrelazadas. Se fabrica a partir de una suspensión acuosa de las fibras a la que luego se le aplican procesos de escurrimiento de agua, secado y un tratamiento adicional de compactado y alisado. Breve historia del papel: El principal insumo es la celulosa (arboles, reforestación) UNIÓN DE FIBRAS DE CELULOSA Es un producto cuya fabricación tiene un gran impacto ambiental sobre consumo de agua y contaminación de medio (tratamiento de efluentes) Huella de H20

3 Usos según tipo de papel
El proceso que se describe a continuación abarca la fabricación de: Papel Kraft (Impresiones, bolasas y corrugado de cartón) Papel prensa (impresión de periódicos, revistas y volantes) Papelería comercial (diversos colores: facturas,volantes,etc.) Cartulina (Packaging) Papel estucado (impresiones precisas) Papel reciclado (packaging primario) Papel Tisú(pañuelos descartables, papel higiénico y de cocina) El proceso que vamos a ver a continuación incluye la fabricación de una amplia familia de productos del papel Proceso de fabricación de la cartulina: es un papel de mayor gramaje. Dentro de las cartulinas hay multicapas El papel coloreado puede ser en masa (pigmentos naturales) o en superficie. Papel reciclado: proceso de destinte Cada papel tiene una configuación distinta según gramaje y calidad Tipos de papeles que se hacían en zucamor

4 Usos según tipo de papel
Explicar que las dimensiones de cada tipo de papel se deben a las configuraciones que tiene cada tipo de impresora/corrugadoras según el producto. Hablar de impresoras gráficas en general y corrugadoras Hablar de cartón corrugado

5 Proceso de fabricación
De la celulosa al papel

6 Esquema del proceso de fabricación
Generación y configuración de la Pasta 99%H2O 1%fibras Sistema Fourdrinier o mesa horizontal 99%H2O 1% fibras y aditivos Prensas 83%H2O Secado principal (50%H2O) Generación de pasta: Se genera a partir de Fibras de celulosa virgen o reciclado y H20. Sistema Fourdrinier:bombeo de pasta a presión deseada para obtener peso base deseado Prensas:Múltiples rollos que exprimen el agua de la pasta Secado principal :Tambores de vapor que secan progresivamente la pasta convirtiéndola en papel Calandra y sensores de calidad: Rodillos metálicos comprimen el papel para lograr el espesor deseado. Bobinadora: Se toma el papel y se lo enrolla en grandes bobinas Convertidora: Las bobinas son cortadas en distintos formatos y luego empacadas en pallets Calandra (12%H2O) Bobinadora (5%H2O) . Convertidora

7 Esquema del proceso de fabricación

8 Composición de la Pasta de Papel
El papel está compuesto por la unión de fibras de celulosa. Dichas fibras son de origen vegetal y se encuentran en la madera aglutinadas por diferentes sustancias. En la producción de papel las fibras pueden ser vírgenes, secundarias o mixtas. Fibras largas: árboles de hojas perennes (pinos) longitud de entre 2,5 y 4 mm. Destinado a la fabricación de bolsas y envoltorios (papel resistente). • Fibras cortas: provienen de árboles con hojas no perennes (eucaliptus), longitud inferior a 2,5 mm. Se obtienen papeles delicados. El proceso que vamos a ver a continuación incluye la fabricación de una amplia familia de productos del pap Proceso de fabricación de la cartulina: El papel coloreado puede ser en masa (pigmentos naturales) o en superficie. Papel reciclado: proceso de destinte Cada papel tiene una configuación distinta según gramaje y calidad

9 Generación de la Pasta de Papel
Pasta química: Astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa . (Soda caustica y sulfuro de sodio) Pasta quimica: los troncos descortezados son cortados en astillas y lavadas antes de pasar a la etapa de fabricación de pasta. Las astillas se introducen en un amplio recipiente de cocción llamado digestor. Se añaden productos químicos para disolver la lignina y liberar las fibras. El proceso se propicia aumentando la temperatura del digestor hasta los °C. A continuación, la pasta se criba y se extraen los haces de fibras que no se han separado, lavándose seguidamente para eliminar cualquier resto químico, arena o polvo. Las sustancias químicas utilizadas son recicladas para su posterior reaprovechamiento en el proceso. Kraft: el proceso al sulfato o kraft es el método de elaboración más utilizado por la industria papelera mundial. La madera astillada se cuece en una mezcla de soda cáustica y sulfuro de sodio, y en función del grado de cocción se distingue entre: Cocción intensa: La pasta de papel resultante se utiliza en la fabricación de papeles limpios, con un color claro, pero que también tienen que ser resistentes: papeles para sobres, papel de hilar, etc. Cocción menos intensa: la pasta resultante tiene un característico color más oscuro y ofrece una gran resistencia por lo que se utilizan para la producción de sacos, papel para embalajes, etc

10 Generación de la Pasta de Papel
Operaciones unitarias involucradas Transferencia de cantidad de movimiento Proceso Químico NaOH  Na2S Digestor °C Pasta de papel Celulosa 99%H20+compuestos 1%Fibra (Soda caustica y sulfuro de sodio) H20

11 Mezclado de cargas La pasta refinada es introducida en una pileta donde se agregan cargas, colas, colorantes y otros productos químicos, dependiendo del producto final.

12 Generación de la Pasta de Papel
• Pasta mecánica se obtiene por trituración (alto consumo de energía). Los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva giratoria que va arrancando fibras. Se caracteriza por tener fibras débiles y blancas Imagen 1:. Los troncos descortezados se presionan contra una muela giratoria, que separa las fibras a través de un procedimiento de arranque. Se añade agua para facilitar el proceso y también refrigerar la muela recalentada por la intensa fricción de los troncos presionados contra ella. La pasta atraviesa unas finas cribas, lo que permite sólo el paso de las fibras, depurándose además de todo material extraño, como, por ejemplo, arena o polvo Imagen2: En este método de producción, los troncos se cortan en astillas. Las astillas son lavadas para eliminar cualquier resto de arena o polvo que pudiera desgastar o desgarrar la maquinaria. Seguidamente, las astillas se calientan mediante vapor para ablandarlas y son introducidas con agua a presión en el refinador. El refinador consta de dos discos de contrarrotación, ambos con canales radiales desde el centro hasta el borde exterior. Los mencionados canales van estrechándose conforme se aproximan al borde del disco. Las astillas reblandecidas son introducidas entonces por el centro y, gracias a la acción de los discos, se separan en fibras individuales al alcanzar el borde exterior de éstos. Las fibras no desprendidas completamente se desechan en la etapa de cribado, enviándose al refinador de desechos para su posterior tratamiento. Operaciones unitarias involucradas Transferencia de cantidad de movimiento

13 Refinación de fibras El refinado es la operación en la preparación de la pasta por la cual, mediante la acción de un trabajo mecánico y en presencia de un medio acuoso, se modifica la morfología de las fibras y su estructura fisicoquímica Un refinador consiste básicamente en la conjunción de dos discos de metal, uno de los cuales es móvil y gira a gran velocidad (1800 rpm), y en cuyas caras comunes existen unos surcos o ranuras de profundidad variable. La separación de estos discos depende del tamaño inicial de las astillas y del tamaño final deseado de las fibras separadas. La forma y profundidad de los surcos es diferente en la parte más interior del disco que en la parte exterior, distinguiéndose tres partes diferenciadas en un disco, dependiendo de la función realizada en cada sección.

14 Generación de la Pasta de Papel
• Pasta de papel reciclado: Se tritura, tamiza y desempolva. Se desmenuza con agua y se refina, luego se elimina la tinta con químicos. La pasta se mezcla con otras para abaratarlas. | La primera etapa de producción combina una cantidad determinada de diarios y revistas, una solución de jabón de ácido graso y un gran volumen de agua caliente, que se hace rotar dentro de un tanque para la elaboración de una solución. Con esta acción se desprenden las fibras y se inicia el proceso de destintado, al deshacerse la unión entre la tinta y las fibras. Por otra parte, en esta fase se genera la mayor cantidad de material “pesado” no deseado que acompaña a los diarios y revistas, entre los que se incluyen grapas, material publicitario añadido de las revistas, fundas de CD, envoltorios plásticos y demás elementos extra- ños. También se eliminan otros materiales no deseados con los depuradores centrífugos y el cribado de la pasta. La pasta se limpia en un proceso de lavado de múltiples etapas que extrae sistemáticamente más del 99% de la tinta adherida a las fibras. El jabón de ácido graso se agrega en un recipiente de gran tamaño con agua caliente y la pasta “sucia”. Se aplica aire del fondo a la superficie que genera burbujas de jabón que atraen las partículas de tinta liberadas. Estas burbujas con tinta adherida ascienden hasta la superficie del agua para formar una espuma sucia, que se elimina con el agua residual

15 Pasta de papel Reciclado
Operaciones unitarias involucradas Transferencia de cantidad de movimiento Transferencia de materia Jabón ácido + H2O Jabón + tinta Agitador 90°C Pasta de papel a reciclar Pasta de papel 99%H20 1%Fibra Aire comprimido

16 Generación de la Pasta de Papel
Otros tipos de pastas Pasta de paja: se utiliza la paja de cereales y de arroz; se limpia, se corta en trozos, se lava, se reduce a una pasta que tiene un color amarillento y se utiliza para la fabricación del papel amarillo y para el interior del cartón ondulado. • Pasta morena: se obtiene desfibrando la madera. Pasta cruda de fibras largas Explicar la pasta de tela

17 Generación de la Pasta de Papel
Consumo medio de energía. Consumo medio reactivos químicos Agua Consumo medio de energía. Reactivos químicos Agua Poco/ningún reactivos químicos Consumo alto de energía. Agua PASTAS QUÍMICAS PASTAS MECÁNICAS PASTAS RECICLADAS Pocos residuos sólidos Emisiones (CO2, NOx y sólidos) Efluentes contaminados (TSS y DQO) Pocas emisiones Gran volumen de residuos sólidos Efluentes muy contaminados DQO=demanda química de oxigeno TSS= total solidos suspendidos Hablar de la planta de tratamiento de efluentes Pocos residuos sólidos Pocas emisiones Efluentes no contaminados

18 Generación de la Pasta de Papel

19 Blanqueo de la pasta Operaciones unitarias involucradas
Este proceso resulta imprescindible en la producción de papel de alta calidad. El gas de cloro y el dióxido de cloro son eficaces en el blanqueo, pero debido a su impacto ambiental se ha llevado a su eliminación. Las sustancias químicas utilizadas hoy en día son: O2 O3 H2O2 Los residuos de éstos últimos compuestos pueden tratarse con mayor facilidad en una planta de efluentes. peróxido de hidrógeno (agua oxigenada Operaciones unitarias involucradas Transferencia de cantidad de movimiento

20 Blanqueo de la pasta

21 Parte Húmeda (Mesa Plana)
Sistema Fourdrinier: La pasta se bombea a la caja de alimentación. La misma estará constituida en 99% agua y 1% fibra. El volumen de agua evita el aglutinamiento de las fibras. Un sistema de telas malladas metálica, finas y flexibles se sacuden de forma transversal al tiempo que avanzan las fibras y se drena parte del agua. OPERACIÓN UNITARIA: transferencia de materia (succión del filtro) La caja de admisión distribuye un flujo controlado y regular de pasta a la siguiente parte de la má- quina de papel para empezar a formar la hoja de papel

22 Sistema Gap-Former Inyecta pasta en los fieltros a alta velocidades desde la caja de admisión hacia el sistema Fourdrinier Entre los últimos avances en tecnología papelera se incluye la producción de sistemas Gap Former, utilizados en má- quinas de papel de alta velocidad. Esta tecnología extrae la pasta suspendida de la caja de admisión y la inyecta mediante boquillas individuales en todo el ancho de la máquina de papel, directamente entre las dos telas. Ello permite el drenaje simultáneo de ambos lados, propiciando una estructura más uniforme en la formación de la hoja.

23 Prensas Serie de grandes rodillos de acero que comprimen el papel para expulsar el agua. Posee fieltros absorbentes que actúan como secantes mientras que una caja de vacío extrae el agua de los fieltros. En este momento el grado de sequedad se sitúa entre 40% y 50%. OPERACIÓN UNITARIA: transferencia de materia (eliminación de agua por vacío)

24 Secado principal La sección de secado consta de una serie de cilindros calentados mediante vapor sobre la que pasa la hoja de papel. Aquí el grado de sequedad es 90-95% OPERACIÓN UNITARIA: transferencia de calor (eliminación de agua por evaporación)

25 Estucado Para papeles de mayor calidad, blancura, durabilidad e imprimibilidad se puede añadir una capa de estuco. Este se compone de arcilla y carbonato de calcio y aglutinantes. Tambien se pueden agregar blanqueadores ópticos. El acabado puede ser brillante o mate. En la mayor parte de los procesos de producción de papel para publicaciones, el estucado puede realizarse de dos maneras distintas, o mediante una combinación de ambos métodos. En el estucado por película se aplica un grosor de volumen regulado sobre el papel base. La capa de estuco se adapta a la forma del papel base, resultando en una capa de grosor constante. En el estucado por cuchilla, por el contrario, se aplica una capa por encima del volumen final de estuco necesario. El estuco sobrante lo retira del papel base una cuchilla, lo que produce una capa superficial lisa de estuco. Con ambos métodos, primero se estuca y se seca una cara del papel y luego la otra, siguiendo el mismo método. El secado se efectúa a través de secadores por flotación de aire e infrarrojos, según el fabricante del equipamiento.

26 Calandra y Satinado La calandra corrige las anomalías en la estructura del papel y aporta el acabado final. Aquí se pule la superficie estucada para proveer suavidad y brillo. Las calandras pueden ser satinadoras, blandas o supercalandras. OPERACIÓN UNITARIA: transferencia de calor (eliminación de agua por evaporación)

27 Corte y bobinado Corte o bobina: Tras el control final de calidad el papel aprobado va a la bobinadora o a corte. Tras el control final del papel mediante análisis en laboratorio, el papel aprobado va a parar a la bobinadora, independientemente de la calidad producida, en forma de bobina jumbo o tambor. Ahora el papel debe cortarse y enrollarse de acuerdo a las exigencias del cliente final. Se utilizan programas informáticos para planificar el corte de una bobina a fin de incrementar al máximo el papel disponible, con una mínima pérdida en los bordes de la bobina

28 Producción Sostenible del Papel
La fibra de madera es un recurso renovable. Es reciclable y, cuando finalmente se agota, se puede utilizar en la producción de energía. Existen distintos sistemas de certificación de gestión forestal sostenible, entre ellos el Consejo de Administración Forestal ( FSC), cuyo fin es "Promover el manejo ambientalmente apropiado, socialmente benéfico y económicamente viable de los bosques del mundo". Las personas u organismos interesados en el consumo sostenible pueden buscar obtener una certificación FSC de sus productos.

29 La huella hídrica en la industria papelera
Las industrias papeleras han venido siendo enmarcadas tradicionalmente como grandes consumidoras de agua. Si bien se han realizados esfuerzos para disminuir el impacto, el mismo sigue siendo alto tanto por el consumo de agua como de contaminación. Huella Hídrica Volumen total del agua que se utiliza para producir los bienes y servicios consumidos por un individuo o comunidad. Esta se calcula considerando el volumen de agua consumida, evaporada o contaminada. Por ej: Se requieren litros de agua para producir 1 kg de papel.

30 Huella Hídrica Definición:
Volumen total del agua que se utiliza para producir los bienes y servicios consumidos por un individuo o comunidad. Esta se calcula considerando el volumen de agua consumida, evaporada o contaminada. Por ej: Se requieren litros de agua para producir 1 kg de papel;

31 Gracias por tu atención