Ahorro de energía en la industria del papel

UPME
ELABORADO POR:
UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
GRUPO DE GESTIÓN EFICIENTE DE ENERGÍA, KAI:
DR. JUAN CARLOS CAMPOS AVELLA, INVESTIGADOR PRINCIPAL.
MSC. EDGAR LORA FIGUEROA, COINVESTIGADOR.
MSC. LOURDES MERIÑO STAND, COINVESTIGADOR.
MSC. IVÁN TOVAR OSPINO, COINVESTIGADOR.
ING. ALFREDO NAVARRO GÓMEZ, AUXILIAR DE INVESTIGACIÓN.
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍAS, GIEN:
MSC. ENRIQUE CIRO QUISPE OQUEÑA, COINVESTIGADOR.
MSC. JUAN RICARDO VIDAL MEDINA, COINVESTIGADOR.
MSC. YURI LÓPEZ CASTRILLÓN, COINVESTIGADOR.
ESP. ROSAURA CASTRILLÓN MENDOZA, COINVESTIGADOR.
ASESOR
MSC. OMAR PRIAS CAICEDO, COINVESTIGADOR.
UN PROYECTO DE LA UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO
ENERGÉTICA DE COLOMBIA (UPME) Y EL INSTITUTO
COLOMBIANO PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA Y LA
TECNOLOGÍA. “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS” (COLCIENCIAS).
CONTENIDO
Pág.
1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………. 1
2. PROCESO PRODUCTIVO………………………………………………....3
2.1 FABRICACIÓN DE LA PASTA…………………………………………………..3
2.1.1 Pasta Mecánica………………………………………………………..... 3
2.1.2 Pasta Química y Recuperaciones………………..………………….... 3
2.1.3 Procedimiento al Sulfato y Recuperación……………..……………....4
2.1.4 Blanqueo…………………………………...……………..……………....4
2.2 PRODUCCIÓN DE PAPEL Y TRANSFORMACIONES: PASTA PAPELERA, PAPEL.5
2.2.1 Pasta Papelera…………………………...……………..…………….... 5
2.2.2 Fabricación del Papel…………………...……………..……………...... 5
3. DISTRIBUCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ENERGÍA………………….. 7
3.1 LA INTENSIDAD DEL USO DE ELECTRICIDAD A NIVEL INDUSTRIAL………….. 8
4. MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA…………………………………… 9
4.1 CALIDAD DEL AGUA……………………………………..…………………….9
4.2 LIMPIEZA DE LAS SUPERFICIES DE CALEFACCIÓN……...……………………9
4.3 APROVECHAMIENTO DE LAS CORTEZAS Y ASTILLAS…...……………………9
4.4 CONTROL DE LAS CALDERAS…………………………………………………10
4.4.1 Control Caudal…………………………………………………………....10
4.4.2 Control Purgas…………………………………………………………....10
4.4.3 Control de Fugas…………………………………………......................10
4.5 APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN……………………… 10
4.6 DISPOSICIÓN DE AGUA CALIENTE…………………………………………… 11
4.7 RECUPERACIÓN DE CALOR DEL BLOW -TANK……………………………….. 11
4.8 Otras MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA….…………………………… 11
5. ASPECTOS AMBIENTALES GENERALES…………………………….... 13
5.1 FÁBRICAS DE PAPEL RECICLADO…………………………………………….13
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………..……………………28
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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1.
INTRODUCCIÓN
La industria de la pulpa y papel procesa fibras de árboles, papel de desperdicio y
otros materiales fibrosos en pulpa, papel y cartón que se convierte luego en una
gran variedad de productos finales, que van desde el cartón de grado de
construcción a papel de escritura fino. La industria incluye tanto un sector primario
(molinos de pulpa, molinos de papel y molinos de cartón) y el sector de
conversión.
El papel consiste en un tejido o entramado de fibras vegetales con alto contenido
de celulosa, que han sido refinadas y tratadas en agua antes de ser depositadas
sobre un tamiz y secadas. El papel y los productos relacionados con él se
elaboran a partir de fibras de celulosa presentes en las plantas. Estas fibras
pueden provenir de diferentes vegetales: algodón, madera, paja de cereales, caña
de azúcar, etc., pero actualmente la mayor parte de la producción mundial del
papel proviene de la madera. A la vez, un tercio del total de madera procesada en
el mundo se emplea para la fabricación de pasta. La mayor proporción de pulpa se
fabrica a partir de pulpa de madera, aproximadamente un 89% de la producción
total, por lo que sólo un 11% se fabrica a partir de otras fibras.
No puede hablarse de industria papelera sin considerar simultáneamente la
industria pastera, ya que ambas se complementan, y la tendencia es ir cada vez
más a la integración de ambas fabricaciones por las ventajas de diversos tipos
(una de ellas energética) que tal integración presenta. No obstante, siguen
existiendo fábricas de papel y fábricas de pastas separadamente.
En la figura 1 se puede observar el proceso de preparación de pasta y papel.
La industria pastero-papelera se puede dividir en tres categorías:
Fábricas de pasta, en las que la materia prima es el vegetal y el producto final
la pasta seca.
Fábricas integradas de pasta y papel, en las que la materia prima está
constituida por el vegetal, más las pastas adicionales que intervienen, y el
producto final es el papel.
Fábricas de papel, en las que la materia prima la constituyen las pastas y el
producto final el papel.
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Figura 1. Ilustración de la secuencia de procesos en las operaciones de
fabricación de pasta y de papel.
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2.
PROCESO PRODUCTIVO
2.1 FABRICACIÓN DE LA PASTA.
Los procesos de elaboración de la pasta difieren en el rendimiento y la calidad del
producto, y en los métodos químicos, en los productos químicos utilizados y en la
proporción que puede recuperarse para reutilización.
2.1.1 Pasta Mecánica.
Las pastas mecánicas se producen triturando la madera contra una piedra o entre
placas metálicas, para que se separen las fibras. La acción de las máquinas
rompe estas fibras de celulosa, por lo que la pasta resultante es más débil que la
separada químicamente. La lignina que une la celulosa a la hemicelulosa no se
disuelve, simplemente se ablanda, permitiendo que las fibras se asienten fuera de
la estructura de la madera. El rendimiento (proporción de la madera inicial en la
pasta) suele ser superior al 85%. Algunos métodos mecánicos de formación de
pasta utilizan también productos químicos (por ejemplo, las pastas
quimiomecánicas); sus rendimientos son más bajos porque eliminan más cantidad
de materiales no celulósicos.
2.1.2 Pasta Química y Recuperación.
La pasta química se produce disolviendo químicamente la lignina dispuesta entre
las fibras de la madera, con lo cual se separan éstas sin dañarse de forma
sustancial. Como en estos procesos se eliminan muchos de los componentes no
fibrosos de la madera, los rendimientos son normalmente del 40 al 55%. El
procedimiento implica la cocción de las astillas y los reactivos en solución acuosa
en un reactor que puede funcionar por lotes o de forma continua. En la cocción
discontinua, el digestor se carga de astillas a través de una contenido se cuece a
temperatura y presión elevadas. Una vez se termina la cocción, se libera la
presión “soplando” fuera del digestor la pasta delignificada hacia un tanque de
contención. Entonces se repite la secuencia. En la digestión continua, las astillas
precocidas con vapor se introducen en el digestor a un ritmo constante. Las
astillas y los reactivos se mezclan en la zona de impregnación, en la parte superior
del digestor, y entonces se van desplazando desde la zona superior de cocción a
la inferior y a la zona de lavado, antes de soplarlas al tanque.
Hoy día, en muchas de las operaciones de preparación de pasta, los digestores
químicos se recuperan. De este modo pueden reconstituirse a partir del licor de
cocción empleado, y además se recupera energía calorífica quemando los
componentes orgánicos de la madera disueltos. La electricidad y el vapor
resultantes suministran parte, si no la totalidad, de las necesidades energéticas de
la fábrica.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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2.1.3 Procedimiento al Sulfato y Recuperación
El procedimiento al sulfato produce una pasta más fuerte y oscura, y requiere la
recuperación química para poder competir económicamente. Su punto de partida
está en el procedimiento a la sosa (que utiliza únicamente hidróxido sódico para la
digestión).
La mezcla de cocción (licor blanco) es hidróxido sódico (NaOH) y sulfuro de sodio
(Na2S). La moderna pasta kraft se transporta generalmente en digestores
continuos con frecuencia revestidos de acero inoxidable. La temperatura del
digestor se sube lentamente hasta unos 170°C y se mantiene a ese nivel durante
3 ó 4 horas. La pasta (llamada “parda”, por su color) se tamiza para separar los
trozos de madera que hayan quedado sin digerir, se lava para separar la mezcla
de cocción utilizada (ahora licor negro) y se envía o a la nave de blanqueado o a la
de la máquina de producción de pasta. La madera sin digerir se devuelve al
digestor o a la caldera para quemarla y producir energía.
El licor se concentra por evaporación hasta que su contenido en agua es inferior al
40%, y se pulveriza en la caldera de recuperación.
La parte orgánica se consume como combustible, generando calor que se
recupera en la parte superior del horno en forma de vapor a elevada temperatura.
La parte inorgánica no quemada se recoge en el fondo de la caldera como una
mezcla fundida. El fundido fluye fuera del horno y se disuelve en una solución
cáustica débil, obteniéndose un “licor verde” que contiene principalmente Na2S
disuelto y carbonato sódico (Na2CO3). Este licor se bombea a una planta de
recaustificación, donde se clarifica y entonces reacciona con cal apagada
(Ca(OH)2), formando NaOH y carbonato cálcico (CaCO3). El licor blanco se filtra y
se almacena para su ulterior uso. El CaCO3 se envía a un horno de cal, donde se
calienta para regenerar cal viva (CaO).
2.1.4 Blanqueo
El blanqueo es un proceso dirigido en varias etapas mediante el cual se refina y
aclara la pasta en bruto. El objetivo es disolver (pasta química) o modificar (pasta
mecánica) la lignina parda que no se eliminó durante los procesos de elaboración
de la pasta, manteniendo la integridad de las fibras. Una fábrica produce pasta por
encargo variando el orden, la concentración y el tiempo de reacción de los agentes
blanqueantes.
Cada etapa del blanqueo se define por su agente blanqueante, el pH (acidez), la
temperatura y la duración. Después de cada una de ellas, la pasta se debe lavar
con agentes cáusticos para eliminar los agentes blanqueadores y disolver la
lignina antes de pasar a la siguiente. Finalizada la última etapa, la pasta se
bombea a través de series de tamices y limpiadores para eliminar cualquier
contaminante, como basura o plásticos. Entonces se concentra y transporta al
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
almacenamiento.
2.2 PRODUCCIÓN DE PAPEL Y TRANSFORMADOS: PASTA PAPELERA, PAPEL
Los productos finales de la fábrica de pasta y de papel dependen del proceso de
preparación de la pasta, pero pueden incluir pasta papelera y varios tipos de
productos de papel y cartón.
2.2.1 Pasta Papelera.
Para producir pasta papelera, la suspensión de pasta se tamiza una vez más y se
ajusta su consistencia (4 al 10%) antes de que esté preparada para la máquina.
Entonces se extiende en una rejilla en el “extremo húmedo” de la máquina de
pasta, donde los operadores vigilan la velocidad de la cinta en movimiento y el
contenido en agua. El agua y el filtrado se extraen a través de la cinta eliminando
la humedad de la fibra. La hoja de pasta pasa a través de una serie de rodillos
rotatorios (“prensas”) que escurren el agua y el aire hasta que la consistencia es
del 40 al 45%. Se hace entonces flotar la hoja a través de una serie de pisos de
secadores de aire caliente hasta que la consistencia sea del 90 al 95%.
Finalmente, la lámina continua se corta en pliegos y se apila en balas. Las balas
de pasta se comprimen, se embalan y se empaquetan en resmas para su
almacenamiento y transporte.
2.2.2 Fabricación de Papel.
Para fabricar el papel se combinan distintos tipos de pulpas húmedas mezcladas
con sustancias de relleno (carbonato de calcio, caolín, dióxido de titanio, etc.).
Dependiendo del tipo de pasta utilizada, hay que seguir una serie de pasos para
obtener la hoja de papel. Generalmente, la pasta papelera seca se rehidrata, al
tiempo que se diluye la pasta de alta consistencia almacenada. Las fibras de la
pasta se pueden sacudir para aumentar la zona de enlaces entre fibras para así
mejorar la persistencia de la hoja. La pasta se mezcla con aditivos y se pasa a
través de un conjunto final de cribas y lavaderos.
Entonces la pasta queda preparada para la máquina de papel. El esparcidor de la
pasta y el cabezal distribuyen una suspensión fina (1 a 3%) de pasta depurada, en
una rejilla móvil que forma con las fibras una fina lámina afieltrada. La lámina se
desplaza a través de una serie de rodillos de prensado a la sección de secado,
donde unos rodillos calentados con vapor evaporan gran parte del agua restante.
En esta etapa se han desarrollado por completo los enlaces de hidrógeno entre las
fibras. Finalmente, el papel se pasa por la calandria y se enrolla en bobinas.
El calandrado es el proceso por el cual se alisa la superficie del papel y se reduce
su espesor. El papel seco alisado así obtenido se enrolla en una bobina, se
etiqueta y se transporta al almacén.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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En los procesos de fabricación de papel se utilizan distintos productos químicos
para dar a éste características específicas en la superficie y propiedades de la
hoja.
En resumen aunque existen numerosos procesos de manufactura, en general la
mayor parte de los productos de papel involucran el siguiente orden de
operaciones, consistiendo cada uno en varios pasos:
La preparación de la madera consiste en remover la corteza del árbol y (para
la mayor parte de las pulpas) partir la leña en pequeños trozos.
El pulpeado elimina las fibras en la madera (u otro material) y las limpia de
residuos no deseados. Los métodos principales usan técnicas químicas,
mecánicas o una combinación de ambas. Aunque el rendimiento de los
procesos químicos de obtención de pulpa(40-50%) son mucho más bajos que
los mecánicos (90-95%), la mayor fuerza y resistencia al envejecimiento así
como descoloramiento de las pulpas químicas favorece su uso en la mayor
parte de los productos que no sean papel periódico.
Blanqueado, como lo indica su nombre, blanquea las pulpas y las habilita
para su uso en papeles de escritura, imprenta y decorativos. Diversos grados
de papel requieren niveles diferentes de tratamiento.
La hechura del papel consiste en la preparación del material (batidos),
formación de lámina, presión (para reducir el contenido de agua) y secado.
Conversión: corte, doblado y acabado de los productos finales.
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3.
DISTRIBUCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ENERGÍA
Dentro del proceso de fabricación de pastas y papel se requiere en todos los
casos energía eléctrica desde el comienzo hasta el final del proceso, ya que todas
las etapas la necesitan.
En cuanto al consumo de vapor no siempre se requiere y sólo determinadas
etapas lo utilizan.
Las necesidades energéticas están estrechamente vinculadas con el tipo de
producto, el volumen de producción y el tamaño de los centros productivos, por
razones intrínsecas a los procesos de fabricación, que están fuertemente
determinados energéticamente por factores de escala.
La industria papelera consume energía en una doble vertiente: electricidad para
mover la maquinaria y vapor para secar la pasta y el papel.
Las plantas de producción de energía dentro del sector comprenden las siguientes
instalaciones:
Calderas de Recuperación de Licor Negro: El licor negro es un biocombustible
que se genera en la producción de pasta química y consiste en una mezcla de
productos químicos inorgánicos utilizados en la cocción de la madera, lignina y
otros compuestos orgánicos. Se quema en estas calderas para producir vapor de
agua, que se cogenera para utilizarlo en el proceso de producción, y para generar
además electricidad, así como para recuperar reactivos químicos que se
reutilizarán nuevamente.
Calderas de Combustión de Cortezas: En el proceso de tratamiento de la
madera para la elaboración de la celulosa, las cortezas, astillas y fangos con
contenidos fibrosos, que son biomasa renovable, se aprovechan energéticamente
en estas calderas.
Centrales de Cogeneración: La industrial de la pasta y papel, al ser intensiva en
la demanda de electricidad y energía térmica en forma de vapor, ha integrado
masivamente las tecnologías de cogeneración en sus procesos productivos.
Calderas de Generación de Vapor: En estas calderas, empleando combustibles
fósiles, se genera el vapor de agua que se utiliza en los procesos de secado de la
pasta y el papel. Donde se dispone de plantas de cogeneración, estas calderas se
utilizan solo como apoyo.
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3.1 LA INTENSIDAD DEL USO DE ELECTRICIDAD A NIVEL INDUSTRIA
A nivel nacional, el uso agregado de electricidad por tonelada de papel se ve
afectado por muchos factores. Tres factores de particular importancia son:
Tipo del Proceso de Pasta. El proceso de pasta química es mucho menos
intensivo en electricidad que el mecánico.
La Mezcla de Productos Finales es importante debido a que en gran medida
determina la elección de la tecnología de pasta. Las pulpas que se obtiene con
pulpeado mecánico se usan principalmente para papel periódico y para catálogos,
en tanto que las obtenidas con pulpeado químico son las preferidas para la mayor
parte de otros productos.
Uso de Materiales Reciclados. El impacto del uso cada vez mayor de materiales
reciclados puede variar grandemente, dependiendo del grado del papel y de la
localización de la fábrica. El pulpeado de papel de desperdicio usa mucha menos
electricidad por tonelada de pulpa que el originado por pulpeado mecánico y
termodinámico, pero generalmente algo más que el originado con pulpeado
químico. Sin embargo, el uso de fibras recicladas elimina los requerimientos de
electricidad en preparación de madera virgen. El mayor uso en materiales
reciclados reduce en algo el requerimiento de electricidad por tonelada de
producto. Sin embargo, y debido a que resulta en menos desperdicio de madera
para uso en la cogeneración, el uso de materiales reciclados puede, en algunos
casos, conducir a una mayor demanda por electricidad comprada.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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4.
MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA
4.1 CALIDAD DEL AGUA
El agua tiene una gran importancia en la fabricación de papel. Es una especie de
cinta transportadora, ya que facilita el transporte más económico de las materias a
la vez que permite la mezcla homogénea de las mismas y una distribución
uniforme en la formación de la hoja.
Desde el punto de vista de ahorro energético la calidad del agua empleada en
fabricación, así como el grado de circulación de la misma; son bien conocidas
dentro del ambiente pastero-papelero las características y calidades del agua
usadas, por lo que se prescinde de entrar en detalle sobre las mismas
(recuperación de fibras, calidad del encolado, grado de blancura, etcétera).
Desde el punto de vista de consumo energético, las siguientes impurezas del agua
pueden ser motivo de pérdidas de calor.
4.2 LIMPIEZA DE LAS SUPERFICIES DE CALEFACCIÓN.
Las superficies de calefacción se ensucian frecuentemente por formación de
depósito de hollín por inquemados y por arrastre de sales.
La precipitación de las sales de calcio y magnesio debido a la alcalinidad de la
lejía afectara el intercambio de calor disminuyendo el coeficiente de transmisión de
calor; este fenómeno se dará en los precalentadores de lejía y en los
evaporadores de múltiple efecto principalmente. Estos equipos deben realizarse
un mantenimiento preventivo para evitar que la costra formada afecte
significativamente el intercambio y realizar el respectivo tratamiento.
4.3 APROVECHAMIENTO DE LAS CORTEZAS Y ASTILLAS.
El proceso de la industria del papel requiere grandes cantidades de vapor. Este
vapor es usualmente provisto por calderas de recuperación, que queman
combustibles de proceso tales como: chips de madera, leña, bagazo, etc., y
también por calderas que queman combustibles convencionales. Todas éstas
descargarán en un colector en común de vapor, el que podrá ser operado a
distintas presiones, según los requerimientos del proceso.
También es frecuente encontrar aplicaciones donde se genera vapor de alta
presión con el fin de implementar ciclos de cogeneración con conjunto turbina no
condensable/generador. El vapor de escape de esta turbina es suministrado al
proceso.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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4.4 CONTROL DE LAS CALDERAS
Las calderas, sea cual fuese el tipo de combustible (fuel-oil, lejías negras o
residuos de madera), deben estar permanentemente sometidas a varios tipos de
controles:
4.4.1 Control Caudal.
Estas industrias usualmente utilizan como combustible primario los chips de
madera, leña, bagazo, etc., ya que éstos son subproductos o en algunos casos
desechos industriales. Estas industrias generalmente tienen la posibilidad de
quemar combustibles suplementarios tales como: fuel oil, gas natural y carbón
pulverizado.
Es prácticamente imposible una medición precisa del caudal de los chips de
madera. Los sistemas de medición más utilizados en la industria del papel son
aquellos basados en la medición de la velocidad de desplazamiento y peso del
combustible sobre una cinta transportadora. Estos sistemas dan buenos
resultados cuando recién están calibrados, pero las variaciones en el tipo de
madera, contenido de humedad, suciedad y otros efectos, terminan por producir
corrimientos en esta calibración. Debido a esto, los chips de madera nunca deben
quemarse solos, sino combinados con otro combustible suplementario.
4.4.2 Control de Purgas
Las purgas continuas y discontinuas suelen ser un punto de fuga de calor.
Una posible disminución de purgas puede conseguirse con una desmineralización
total, por una parte, y con una buena desgasificación térmica, que disminuirá el
consumo de sulfito sódico, con lo que la salinidad de alimentación podría
rebajarse.
4.4.3 Control de Fugas
Un pequeño poro en una tubería de vapor produce unas pérdidas de calor
aparentemente sin importancia, pero que al cabo del año pueden ser importantes.
A veces estas fugas se encuentran enmascaradas por la capa de aislamiento que
envuelve a la tubería o recipiente sin que se vea aparentemente un escape
espectacular de vapor.
4.5 APROVECHAMIENTO DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN
Por razones económicas, cada fabricante de calderas ha definido una temperatura
mínima para los gases después de recalentar el vapor, por debajo de la cual sería
antieconómico seguir calentado más el vapor ya que encarecería el costo del
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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recalentador; quedan, pues, unos gases calientes cuyo calor sensible aún es
posible utilizar para precalentar el aire de combustión.
La aplicación de la corriente de calor emitido por los gases de las calderas,
pueden utilizarse en el precalentamiento de aire de las calderas o su uso en
evaporadores de contacto directo para evaporar lejías negras. Esta última solución
es muy característica de la industria pastera, ya que los evaporadores a vacío
difícilmente pueden concentrara más del 40%, siendo necesaria una
concentración suplementaria a base de contacto directo con los gases.
4.6 DISPOSICIÓN
DE AGUA CALIENTE
El disponer de agua caliente en los filtros de lejías mejora el filtrado, la adición de
agua caliente en los regadíos será menor que si el agua fuera fría y, por
consiguiente, la concentración de lejías negras obtenidas será mayor con lo que el
consumo de vapor en el múltiple efecto será menor. En cuanto a la sección
húmeda de la máquina de papel, la actuación de las prensas y cajas de vacío más
eficaz, y en consecuencia, la hoja entrará en la sequería más seca, necesitándose
menos vapor en esta última fase, que es precisamente la que más porcentaje de
vapor consume. Pero así como la temperatura del agua produce estos efectos
beneficiosos, puede convertirse en perjudicial si no se tiene en cuenta su calidad.
4.7 RECUPERACIÓN DE CALOR DEL BLOW-TANK
El calor contenido en el vapor flash debe ser motivo de atención para pensar en
recuperar el máximo posible, sin embargo, la mayor dificultad radica en la
intermitencia de las descargas, que obliga a disponer de un equipo
sobredimensionado de intercambio de calor, o a grandes acumuladores de vapor.
Se han desarrollado varios métodos de recuperación, que van desde el
intercambio por contacto directo con agua, en el que el rendimiento sería del
100%, pero presentando el inconveniente de obtener un agua caliente
contaminada, hasta condensadores de tubo, con menor rendimiento térmico pero
permitiendo obtener, por una parte el condensado a 100ºC contaminado y por otra
agua caliente a 60 -70°C.
4.8 OTRAS MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
Sustitución de alumbrado exterior en fábrica, renovación y control de puntos
de luz.
Sustitución de lámparas incandescentes por fluorescentes.
Instalación de economizadores en calderas.
Cambio y ajuste de quemadores de calderas.
Mejora del aislamiento de líneas de vapor y condensados.
Instalación de compresores para aire comprimido con velocidad variable.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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Potenciación de la instalación de cogeneración dentro del sector.
Modernización de los sistemas de segregación de los condensados
secundarios.
Aumento de la consistencia en screens.
Instalación de prensas de lavado en lugar de filtros.
Sustitución de los sistemas de vacío por tecnología de doble tela en prensa
pastas.
Mejora de los sistemas de recuperación de calor secundario.
Incremento del número de efectos en la evaporación hasta 7 con sttriper
integrado.
Instalación de variadores de frecuencia en bombas de aguas blancas y
bombas que requieran control de presión.
Sustitución de bombas o rodetes de bombas sobredimensionadas.
Incrementar eficiencias de fábrica con sistemas integrados de gestión,
análisis, seguimiento y programación de paros para mantenimiento.
Instalación de sistemas de control (DCS o PLC) para tener un proceso
continuo, evitando trabajar en forma de batch.
Instalación de sistemas de control en refinos.
Sustitución de agitadores antiguos por nuevos diseños.
Cambiar pulpers de baja consistencia para reciclado por drum pulpers.
Sustituir antiguos screens de preparación de pastas por nuevos equipos,
incrementando consistencia.
Sustitución de tinas de mezcla por mezcladores estáticos.
Mejora de sección de prensas de máquina.
Mejora de sistemas de extracción de condensados de máquina.
Mejora de campana, extracción y soplado en sequería.
Calentar agua de regaderas de máquina a través del sistema de extracción
(intercambiadores) de la campana de sequería.
Instalación de modernas cajas de vacío en mesa de fabricación.
Cerrar circuitos y reducir utilización de agua fresca.
Incrementar eficiencias de máquina, reduciendo tiempo de rotura con mejoras
en paso de hoja instalando sistemas de control para seguimiento y análisis de
roturas.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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5.
ASPECTOS AMBIENTALES GENERALES
La fabricación de pulpa de papel a partir de madera es el método químico más
importante para convertir la madera en productos útiles y es un componente
importante dentro de las industrias manufactureras tanto por sus implicancias
económicas como ambientales.
La industria de la celulosa se ha convertido en una actividad económica relevante
en algunas regiones, pero también es una industria que tiene potenciales impactos
muy serios para el ambiente y la salud humana.
Existe, de todos modos, un gran potencial para mejorar la eficiencia de este sector
industrial y encaminarlo hacia la sustentabilidad a través de la minimización de la
cantidad de descargas tóxicas que se vierten en los cursos de agua, de los
contaminantes liberados al aire y de la generación de desechos sólidos. También
la producción forestal sustentable, el control de la demanda de los consumidores y
la maximización del uso de fibras recicladas y alternativas son componentes
críticos para encaminar al sector de la pulpa y el papel hacia la “producción
limpia”.
El concepto de "ciclo cerrado" en las fábricas de pulpa procura eliminar las
descargas al medio acuático, reciclar y reutilizar todo lo posible los residuos
sólidos y líquidos de los procesos y reducir las emisiones gaseosas al nivel más
bajo posible en cantidad y toxicidad. Finalmente, una planta debería ser capaz de
generar su producto primario (pulpa) haciendo que la mayoría de sus residuos
sean factibles de ser usados para obtener productos secundarios.
Actualmente, la mayoría de los residuos sólidos en las plantas que intentan cerrar
el circuito son quemados como fuente de energía para la propia planta. Si bien
esto podría calificarse como una "reutilización", esto está lejos del ideal de una
completa reutilización de sus residuos. Los futuros desarrollos deben avanzar aún
en mayores y mejores opciones de usos para los residuos sólidos de las plantas
de pulpa.
El consumo total de energía es un elemento crítico para una evaluación ecológica
de una planta de celulosa. Un factor esencial en este cálculo es el balance
energético inherente en el sistema de blanqueo. Casi sin excepción, la información
científica indica que las secuencias de blanqueo mediante químicos en base a
oxígeno (Total Libre de Cloro) presentan una eficiencia superior sobre las
secuencias basadas en dióxido de cloro (Libre de Cloro Elemental).
5.1 FÁBRICAS DE PAPEL RECICLADO
El uso de residuos o de papel reciclado como materia prima para la preparación
de pasta ha aumentado en el transcurso de las últimas décadas, hasta el punto de
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
que algunas papeleras dependen casi completamente del papel de desecho. En
algunos países, este último se separa del resto de los residuos domésticos, en
origen, antes de su recogida. En otros se realiza una separación por clases (por
ejemplo, cartón ondulado, papel prensa, papel de calidad, papel mezclado) en
plantas especiales de reciclaje.
El papel reciclado se puede retransformar en pasta en un proceso relativamente
suave, que utiliza agua y a veces NaOH.
Los pequeños trozos de metal y de plástico se separan durante o después de la
reconversión en pulpa, utilizando detritus sedimentados, ciclones o centrifugación.
Las sustancias de relleno, colas y resinas se eliminan en la fase de lavado por
corriente de aire a través de los lodos de la pasta, en ocasiones con la adición de
agentes floculantes. La espuma contiene sustancias químicas indeseables y se
retira. La pulpa se destinta empleando una serie de lavados que pueden incluir o
no el uso de reactivos químicos (por ejemplo, detergentes tensioactivos) para
disolver las impurezas restantes, y agentes blanqueantes que aclaran la pulpa.
El blanqueo tiene la desventaja de que puede reducir la longitud de la fibra y, por
consiguiente, disminuir la calidad final del papel. Los agentes blanqueantes
utilizados en la producción de pasta reciclada son en general similares a los
empleados en las operaciones de abrillantado de la pasta mecánica. Después de
las operaciones de rebatido de la pasta y de destintado, la producción de hojas de
papel continúa de una forma muy semejante a la utilizada empleando pasta de
fibra virgen.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Técnicas de Conservación Energética en la Industria/Ahorro en Proceso. Tomo
II. Editorial Centro de estudios de la energía. ISBN 84-7474-168-8
2. Uso de la Electricidad en las Industrias del Acero, Cemento y Papel: Una
Perspectiva Internacional. Meyers, Stephen, De Buen, Odón, Universidad de
California, 1993.
3. Enciclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo. Industria de Papel y de la
Pasta de Papel. Teschke, Kay y Demers, Paul.
4. El Futuro de la Producción de Celulosa y las técnicas de producción más
favorables para el medio ambiente. Greenpeace. 2006.
5. Cuadernos Profesionales. Calderas II, Control Avanzado. Lifschitz, Eduardo A.
Asociación Argentina de Control Automático. Volumen 2. 1994.
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AHORRO DE ENERGÍA EN LA INDUSTRIA DEL PAPEL
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