Ingeniería de vació. Bombas de vacío. Características.
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RPISC 1
Ingeniería de vacío
Representaciones y Procesos Industriales, S. C.
nash_elmo, llc.
Albany International – Panel Tisú
RPISC 2
Que es el Vacío?
• Una Fuerza.
• Una Diferencial de Presión.
• Una Presión inferior a la atmosférica.
• Una Presión negativa
RPISC 3
¿Qué debemos saber para
entender el vacío?
El término “vacío” no existe, se trata de una
“diferencial de presión”.
La bomba de vacío no “hace” vacío, succiona
aire comprimiéndolo.
El equipo de succión no puede “corregir” los
errores de ingeniería y diseño.
El equipo de succión requiere cuidados y
mantenimiento.
RPISC 4
Para que sirve el Vacío?
El Vacío se utiliza para ayudar en la
separación del agua de la mezcla fibra-agua
que se alimenta a la máquina de papel.
RPISC 5
Como se Separa el Agua?
99.7 % Agua
0.3 % Fibra
0.3 a 22 % Cs
Sección de
Formación
de la
M.P.
22 a 40 % Cs
Sección de
Prensado
de la
M.P.
40 a 95 % Cs
Sección de
Secado
de la
M.P.
5 % Agua
95 % Fibra
98% 1.5%
0.5%
RPISC 6
Que es un Sistema de Vacío?
RPISC 7
Como Opera el Vacío?
Existen dos efectos o procesos relacionados con el “Vacío”
Mecánico - Exprimido del agua por la reducción del
volumen del medio (hoja, fieltro) - Zona húmeda.
Termodinámico - Captura de agua mediante la saturación
del aire a su paso por el medio (hoja, fieltro) - Zona Seca
RPISC 8
¿Problemas de vacío?
Definir los “problemas” de vacío
Problemas mecánicos.
Problemas termodinámicos.
Problemas con equipo de vacío.
Problemas con tuberías.
Problemas de humedad.
Problemas de formación.
Problemas de mantenimiento.
Problemas de ingeniería y diseño.
RPISC 9
¿Cómo encontrar las causas?
Se requiere un estudio completo de la
máquina de papel para entender el
porqué de un problema de vacío.
RPISC 10
Diferencial de presión vs.
presión absoluta
Medición Manométrica (Vacío)
Medición
Absoluta
(Presión)
Ambas se complementan
RPISC 11
Presión Atmosférica
Conforme subimos sobre el nivel del mar
disminuye la presión atmosférica. El aire
se torna enrarecido, mismo volumen
pero con menor contenido de moléculas.
¿Qué pasa entonces con la diferencial de
presión?
RPISC 12
(2,200 m)
Diferencia en la altitud sobre
el nivel del mar
Para reducir la presión a
250 mm Hg …
Al nivel del mar tenemos
que reducir la presión en
510 mm Hg.
Al nivel de 2,200 sólo en
336 mm Hg.
La Presión Absoluta es
la misma pero las
lecturas de “Vacío” no lo
son.
RPISC 13
(2,200 m)
¿Presión absoluta o
diferencial?
Aparentemente, el trabajo para reducir la presión al nivel del mar es mayor al necesario a 2,200 m ya que a 2,200 m existe un vacío de 174 mm Hg.
Lo anterior es cierto,
pero la relación no es
lineal!
RPISC 14
Conversión del nivel de vacío a
diferentes altitudes
Se calcula como una relación de compresión:
Ps0 / Pd0 = Ps1 / Pd1
¿ A 2,200 m.s.n.m. a cuantas “Hg equivalen
20”Hg de vacío al nivel de mar?
(29.92 - 20) / 29.92 = (22.7 - Vacío) / 22.7
Vacío a 2,200 m = 15.2”Hg equivalente a 20”Hg n/m
(factor de 0.7587)
RPISC 15
Conversión del nivel de vacío a
diferentes altitudes Condiciones 0 = Nivel de Mar
Condiciones 1 = Altitud
Ps1 = (Ps0 x Pd1) / Pd0
29.92 29.92 - 20 22.70 22.70 – 15.17 D.F.
29.92 29.92 - 20 25.80 25.80 – 17.24 Orizaba
29.92 29.92 - 20 24.10 24.10 – 16.11 Bajío
29.92 29.92 - 20 25.00 25.00 – 16.71 Ramos
29.92 29.92 - 20 23.60 23.60 – 17.77 Morelia
29.92 29.92 - 20 21.20 21.20 – 14.17 San Rafael
RPISC 16
Efecto mecánico
La hoja o fieltro
reduce su
volumen al
exprimirse en su
paso por la zona
de succión en
donde se aplica la
diferencial de
presión.
RPISC 17
Efecto termodinámico
El medio ya no contiene
suficiente cantidad de
agua libre y el exprimido
por diferencial de
presión ya no es
suficiente, un NIP lo
compensa.
El aire arrastra al agua
exprimida y se satura
con vapor de agua
robando humedad al
medio.
RPISC 18
Efecto mecánico vs.
Efecto termodinámico
¿Cuál efecto tiene mayor peso en la
reducción de la humedad del medio?
Ambos efectos suceden al mismo tiempo.
El efecto mecánico tiene mayor contribución
en la Sección Húmeda de la máquina de papel.
El efecto termodinámico tiene mayor
contribución en la Sección Seca de la máquina
de papel.
RPISC 19
Efecto mecánico - parámetros
Permeabilidad al paso del aire de la hoja en
formación y de la vestidura.
Tiempo de residencia en la zona de vacío.
Diferencial de presión entre la atmósfera y la zona
de vacío.
Fugas en sellos cubiertas y reglas.
Aire bombeado por la vestidura y/o rodillo.
Temperatura del aire y del medio.
RPISC 20
Permeabilidad
Facilidad que presenta el medio al paso
del aire.
En el caso de la hoja de papel se ve
afectada por:
Tipo de fibra celulósica.
– Densidad.
– Clasificación de fibras.
– Contenido de finos, cargas y/o productos
químicos.
– Nivel de refinación de las fibras.
Temperatura del medio.
RPISC 21
Permeabilidad
Facilidad que presenta el medio al paso
del aire.
En el caso de una vestidura se ve afectada
por:
Tipo de material.
– Peso base
– Trama
– No. de capas
Temperatura del medio.
RPISC 22
Tiempo de residencia
Tiempo de respuesta que requiere el agua para migrar ante el cambio de volumen del medio.
Se ve afectada por:
Velocidad de la máquina de papel.
• Area y geometría de la zona de exposición a la diferencial de presión.
En Cajas de Acondicionamiento de Fieltros se recomienda:
Tisú - de 1.2 a 1.7 milisegundos
Planos - de 2 a 4 milisegundos
RPISC 23
Tiempo de residencia
¿Es aditivo el tiempo de residencia?
No, porqué?
Una vez que el medio se expande, se pierde
el efecto y hay que comenzar de nuevo.
RPISC 24
Tiempo de residencia
Mismo tiempo de Residencia a todo lo ancho del fieltro !!
RPISC 25
Tiempo de residencia
Diferente tiempo de Residencia a lo ancho del fieltro
produciendo diferencia en el acondicionamiento y franjeado!!
RPISC 26
Tiempo de residencia
El tiempo de residencia total (dwell) se calcula cómo:
TR = TSW x 5 / PMS
TSW = TR x PMS / 5
TR = Tiempo de residencia al vacío (seg)
TSW = Ancho Total de ranura (plg)
PMS = Velocidad de máquina (ft/min)
Tisú: TSW = 0.00125 a 0.0020 x 6,000 / 5 = 1.5 a 2.4 in
Planos: TSW = 0.00200 a 0.0040 x 2,500 / 5 = 1.0 a 2.0 in
RPISC 27
Diferencial de presión
La fuerza creada por la diferencial de presión es
mayor a la de la arquitectura del medio.
El medio se colapsa al entrar a la zona de vacío
expulsando el agua libre.
El paso del aire arrastra al agua libre consigo y se
satura con vapor de agua.
El medio se recupera al salir de la zona de vacío.
Se ve afectada por:
• La relación de compresión del equipo de
succión.
• Densidad del medio (hoja, fieltro, etc.)
RPISC 28
Fugas
Es deseable que el aire, que desplaza el equipo
de succión, provenga en su totalidad del paso a
través de la hoja y/o vestidura.
Pueden existir fugas difíciles de observar:
Cubiertas desgastadas.
Regaderas de lubricación tapadas.
Sellos en mal estado o desalineados.
Cajas desalineadas.
Bridas o juntas en mal estado.
Tuberías corroídas.
RPISC 29
Aire de bombeo
Este es un fenómeno al cual se le da poca importancia y realmente tiene un impacto importante.
Se trata de una fuga inevitable.
Se refiere al aire que viene dentro de:
La vestidura.
La hoja de papel.
Las perforaciones de la carcaza y recubrimiento de los rodillos de succión.
El sistema de vacío tiene que extraer esta cantidad de aire también.
RPISC 30
Aire de bombeo
Aire Total succionado
Aire ocluido
Aire de Bombeo
Aire Atmosférico
Aire de Fugas
RPISC 31
Aire de bombeo (ejemplo)
Rodillo de Succión :
42” de diámetro x 220” de cara, velocidad de
6,000 ft/m, área abierta de 35%, espesor de
carcaza y recubrimiento 1.75”
Aire de Bombeo = Cara (ft) x velocidad (ft/min) x
ancho de carcaza (ft) + recubrimiento (ft) x % área
abierta
Aire de Bombeo = [220” / (12”/ft)] x [6,000 ft/min] x
[1.75” / (12”/ft)] x [0.35]
! Aire de Bombeo = 5,614 aCFM ¡
RPISC 32
Efecto termodinámico -
parámetros
Altitud sobre el nivel del mar.
Presión absoluta.
Capacidad de saturación del aire
con vapor de agua.
RPISC 33
Problemas termodinámicos
¿Dónde buscarlos?
– Suministro de agua de sello a bombas
de vacío
– Sistema de enfriamiento y
recirculación de agua de sello
– Válvulas manuales y de control
– Succiones o bombas combinadas
RPISC 34
Temperatura
El impacto de la temperatura está
directamente relacionado a la
viscosidad del agua líquida.
–A mayor temperatura menor
viscosidad del agua.
–A menor viscosidad mayor
facilidad para que el agua fluya
fuera del medio.
RPISC 35
Altitud - Presión absoluta -
Capacidad de saturación
Todo se resume a la relación Presión vs. Temperatura y su impacto en la capacidad del aire de saturarse con vapor de agua.
La temperatura del aire externo tiene poca influencia, la temperatura que domina siempre es la del agua, dada su muy superior capacidad calorífica.
Para motivos prácticos se supone siempre una expansión isotérmica.
RPISC 36
Capacidad de saturación
A mayor temperatura el aire podrá
saturarse con mayor cantidad de vapor
de agua.
A mayor altitud el aire podrá saturarse
con mayor cantidad de vapor de agua.
A menor presión absoluta de operación
(mayor vacío) el aire podrá saturarse con
mayor cantidad de vapor de agua.
RPISC 37
¿Condiciones ideales?
De acuerdo a lo anterior sería altamente
deseable operar a :
– La menor presión absoluta posible.
(mayor vacío)
– La mayor temperatura posible.
RPISC 38
¿Es lo anterior cierto?
¿Por qué?
Elevar la temperatura no es siempre económicamente
posible.
Bajar al presión puede resultar sumamente costoso.
Subir la temperatura y elevar la diferencial de presión :
– Se podría marcar o destruir la hoja de papel en
formación.
– Se aumentaría en forma importante la fricción
incrementándose la potencia necesaria para mover la
máquina de papel.
– Se incrementaría el desgaste por fricción de los
elementos de succión.
¡No!
RPISC 39
Niveles de diferencial de
presión adecuados
Cómo debe de establecerse el nivel de
diferencial de presión a ser aplicado sobre una
hoja de papel en formación?
En forma paulatina e incrementarse
gentilmente en forma proporcional al
contenido de humedad de la hoja.
RPISC 40
No existen reglas claras y definidas para
recomendar el nivel de vacío adecuado o su
escalonamiento a lo largo de la máquina de
papel.
Existen demasiadas variantes :
– Tipo de fibras
– Velocidad de máquina
– Temperatura y pH
– Tipo de papel
Niveles de diferencial de
presión adecuados
– Tipo de máquina
– Gramaje
– Contenido de cargas
– Tipo de elementos
RPISC 41
Niveles de diferencial de
presión adecuados
Históricamente TAPPI y NASH se reunían para dictaminar sobre los niveles de vacío más adecuados.
Debido a:
– al aumento en el tipo de fibras vírgenes y secundarias
– a las variantes en formulaciones
– a las diferentes configuraciones de máquinas de papel actuales
Estos valores recomendados se han convertido en “sugeridos” únicamente.
RPISC 42
Niveles de diferencial de presión
sugeridos (nivel del mar)
Foils de Vacío 0.5 a 3 ”Hg
Cajas Planas 4 a 18 “Hg
Cilindros de Succión 20 a 22 “Hg
Prensas de Succión 13 a 22 “Hg
Acondicionadores de fieltros 10 a 20 “Hg
Consultar antes de tomar una decisión!
RPISC 43
Puntos de Succión en Mesa
Cajas Planas Secas
20 a 40 ft3/min / in actuales
VacuFoils
200 a 400 ft3/min / in
actuales
Couch de Bajo Vacío
20 a 30 grd
1 a 2 ft3/min / in2 actuales
Couch de Alto Vacío
10 a 20 grd
4 a 8 ft3/min / in2 actuales
Cajas Planas Húmedas
10 a 20 ft3/min / in actuales
RPISC 44
Puntos de Succión en Fourdrinier
Cajas Acondicionadoras
2.0 – 4.0 ms c/u
7-18 “Hg
15 a 24 ft3/min / in2 actuales
4,000 @ 8,000 ft/min
Prensa de Succión Simple
30 a 45 grd
5 a 6 ft3/min / in2 actuales
4,000 @ 10,000 ft/min
RPISC 45
Puntos de Succión en Fourdrinier
Cajas Acondicionadoras
2.0 – 4.0 ms c/u
7-18 “Hg
15 a 24 ft3/min / in2 actuales
4,000 @ 8,000 ft/min
Prensa de Succión
Combinada
Alto Vacío: 15 a 30 grd
5 a 6 ft3/min / in2 actuales
4,000 @ 8,000 ft/min
Bajo Vacío: 45 a 90 grd
0.5 a 1 ft3/min / in2 actuales
2,000 @ 6,000 ft/min
RPISC 46
Puntos de Succión en Fourdrinier
Acondicionadores
Inferiores
Pre Separador de Piso
Vertical con
Bomba de Bajo NPSH
Prensa Alto
Vacío
Pre Separador de Techo o
Piso Horizontal con
Bomba de Bajo NPSH
Prensa Bajo
Vacío
Acondicionadores
Superiores
Pre Separador Tangencial
con Pierna Barométrica
Recta con Altura Libre
Suficiente
RPISC 47
Caja Invertida
1 – 2 ms
7-10 “Hg
12 a 18 ft3/min / in2 actuales
3,000 @ 7,000 ft/min
Puntos de Succión en C/F
Cajas Acondicionadoras
1.5 – 2.0 ms c/u
7-15 “Hg
15 a 24 ft3/min / in2 actuales
3,000 @ 7,000 ft/min
Prensa de Succión
80 – 140 grd
+ 1 “Hg (Acondicionador)
0.5 a 4 ft3/min / in2 actuales
3,000 @ 7,000 ft/min
RPISC 48
Puntos de Succión en C/F
Acondicionadores
Caja Invertida Prensa
Pre Separador de Piso con
Bomba de Bajo NPSH
Pre Separador de Techo con
Bomba de Bajo NPSH
RPISC 49
Agua de sello de bombas de
vacío de anillo líquido
El agua de sello a las bombas de vacío se
calienta por los efectos de:
– La potencia transmitida por el motor
– La condensación del vapor de agua que satura
al aire succionado (cuando esta ocurre)
Delta-T (°F) =[(43.5 x bHp) + (1,045 x lb/minVH2Ocond)]
/ (8.35 x gpmSELLO)
RPISC 50
Problemas con el diseño de
tuberías
El agua extraída, y
aún no separada,
debe de fluir
siempre por
gravedad hacia la
fuente de vacío o
separador.
No se permiten los
arreglos mostrados
RPISC 51
Problemas con el diseño de tuberías
RPISC 52
Diámetro correcto de tuberías
Caso # 1 Flujo de aire saturado
5,000 a 5,500 ft/min
Caso # 2 Flujo a dos fases (aire-agua)
3,000 a 3,500 ft/min
Caso # 3 Separadores aire-agua
< 500 ft/min
RPISC 53
Problemas con el diseño de tuberías
Velocidad de MP 1,750 m/min 5,742 ft/min
Ancho de Fieltro 5,500 mm 216.54 in
Tiempo de residencia mín. 1.31 ms 0.00131 s
Tiempo de residencia máx. 1.74 ms 0.00174 s
Ancho total de ranura mín. 38.21 mm 1.50 in
Ancho total de ranura máx. 50.75 mm 2.00 in
Cantidad de Ranuras 2
Ancho de Cada Ranura mín. 19.11 mm 0.75 in
Ancho de Cada Ranura máx. 25.38 mm 1.00 in
Factor de Vacío en Caja 18.0 aCFM/in2
Factor de Vacío en Bomba 20.0 aCFM/in2
Seleccion de Bomba de Vacio Dimensiones de Tuberia y Caja
Demanda de Vacio min. en Caja 5,863 aCFM Dos Fases 17.5 in Una Fase 14.0 in
Demanda de Vacio max. en Caja 7,788 aCFM Dos Fases 20.2 in Una Fase 16.1 in
Demanda de Vacio min. en Bomba 6,515 aCFM Dos Fases 18.5 in Una Fase 14.7 in
Demanda de Vacio max. en Bomba 8,653 aCFM Dos Fases 21.3 in Una Fase 17.0 in
Flujo de Agua a ser Extraido por caja 820 lt/min 217 gpm
RPISC 54
Eficiencia Específica
Impactos de la eficiencia volumétrica en la eficiencia específica
La eficiencia específica se refiere a la capacidad real actual de
desplazamiento del sistema en el punto de succión por unidad de
potencia consumida.
EE = aCFM / bHp
Ejemplo : Una Bomba de 4,000 CFM nominales con un consumo
nominal de 155 bHp.
Cálculo erróneo : EE = 4,000 / 155 = 25.8 aCFM/bHp
Capacidad de desplazamiento real dadas las condiciones
termodinámicas de la aplicación : 4,725 aCFM y 148 bHp
Cálculo correcto : EE = 4,725 / 148 = 31.9 aCFM/bHp
RPISC 55
Factores que Impactan la Eficiencia Específica
y el Consumo de Energía y cómo Contrarestarlos
Velocidad de la Bomba de Vacío: A mayor velocidad periférica, menor Eficiencia
Específica. Seleccionar una Bomba de Vacío a la menor velocidad posible que
justifique su incremento en Tamaño.
Arrastre de Agua o Exceso de Agua de Sello: A mayor Flujo, menor Eficiencia Específica. Utilizar Pre-Separadores correctamente dimensionados y con la geometría interna adecuada, a la succión de cada equipo de vacío.
Temperatura del Gas Saturado Succionado: A mayor Temperatura, mayor Eficiencia Específica. La temperatura de los gases succionados es inherente al proceso y no es una variable manejable.
Temperatura del Agua de Sello: A mayor Temperatura, menor Eficiencia Específica. Utilizar agua de sello a la menor temperatura posible y de la mejor calidad disponible, utilizar circuitos recirculados con filtros finos y torres de enfriamiento abiertas.
Pérdida de Tolerancias Internas o Desgaste: A mayor Desgaste, menor Eficiencia Específica. Realizar pruebas de capacidad en campo, mantener el equipo desincrustado, utilizar agua de calidad y filtrada.
RPISC 56
Ejemplo de Bomba nash_elmo 904-P1 & 904-P2
RPISC 57
Bomba nash_elmo 904-P1: Capacidad vs. Vacío
RPISC 58
Bomba nash_elmo 904-P1: Eficiencia Específica vs. Vacío
RPISC 59
Bomba nash_elmo 904-P2: Capacidad vs. Vacío
RPISC 60
Bomba nash_elmo 904-P2: Eficiencia Específica vs. Vacío
RPISC 61
904-P1 & P2
3,000
5,000
7,000
9,000
11,000
13,000
15,000
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
Vacuum sea level (in Hg)
Cap
acit
y (
actu
al
CF
M)
904-P1 & P2
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
Vacuum sea level (in Hg)
Sp
ecif
ic E
nerg
y (
actu
al
CF
M /
bH
p)
Bomba nash_elmo 904-P1 & P2
RPISC 62
Efecto de la Temperatura del Agua de Sello en la
Capacidad de Bomba nash_elmo 904-P2
Efecto de la Temperatura del Agua de Sello en una Bomba 904-
P2 @ 400 rpm Succionando Aire Saturado @ 100 oF
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
10,000
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
Vacío (in Hg)
60oF 80oF 100oF 120oF 140oF Nominal
0
0.0
RPISC 63
Efecto de la Temperatura del Agua de Sello en la
Eficiencia Específica de Bomba nash_elmo 904-P2
RPISC 64
Efecto Termodinámico sobre el Volumen Desplazado
RPISC 65
Efecto Termodinámico de la Temperatura del Agua
de Sello en el Volumen Desplazado
Agua de Sello a
60 oF
RPISC 66
Agua de Sello a
80 oF
Efecto Termodinámico de la Temperatura del Agua
de Sello en el Volumen Desplazado
RPISC 67
Efecto Termodinámico de la Temperatura del Agua
de Sello en el Volumen Desplazado
Agua de Sello a
100 oF
RPISC 68
Efecto Termodinámico de la Temperatura del Agua
de Sello en el Volumen Desplazado
Agua de Sello a
120 oF
RPISC 69
Efecto Termodinámico de la Temperatura del Agua
de Sello en el Volumen Desplazado
Agua de Sello a
140 oF
RPISC 70
Efecto del Desgaste Interno de la Bomba
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
0 5 10 15 20 25 30
Vacio (in Hg)
Desp
lazam
ien
to (
aC
FM
)
Efecto del Desgaste Interno en la Capacidad y en el Vacío
RPISC 71
Efecto del Desgaste Interno de la Bomba
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
0 5 10 15 20 25 30
Vacio (in Hg)
Desp
lazam
ien
to (
aC
FM
)
Efecto del Desgaste Interno en la Curva del Proceso
RPISC 72
Impacto de una caída de presión
Bomba de vacío de 4,000 aCFM operando a 16”Hg a 2,200
m.s.n.m. Válvula 50% cerrada con una caída de presión de
5”Hg.
P0 x V0 = P1 x V1 (Isotérmico)
(22.7 - 16) x 4,000 = (22.7 - 16 + 5) x V1
V1 = 2,291 aCFM
! 43 % de pérdida de capacidad ¡
RPISC 73
Caídas de presión permitidas
Grosso Modo podemos generalizar que las caídas de presión en líneas de vacío no deben de exceder los siguientes valores de diseño:
CP = 0.10 “Hg 0.0 “HgNM < Vacío <= 4.0 “HgNM
CP = 0.25 “Hg 4.0 “HgNM < Vacío <= 10.0 “HgNM
CP = 0.50 “Hg 10.0 “HgNM < Vacío <= 25.0 “HgNM
RPISC 74
Bombas y succiones
combinadas
Cuestionamientos
Bombas Combinadas ¿Están en buen estado?
¿Son de la misma relación de
compresión?
¿Operan a la misma temperatura?
Puntos de succión combinados ¿Son del mismo nivel de vacío?
¿Alguno de ellos opera a vacío variable?
RPISC 75
Bombas combinadas
Al combinar dos o más bombas para un
mismo servicio estamos potencialmente
comprometiendo la eficiencia de todas.
Una baja de eficiencia (térmica o mecánica)
en una de ellas disminuye notablemente la
eficiencia del conjunto.
El mantenimiento predictivo y preventivo
cobran especial importancia.
RPISC 76
Succiones combinadas
Al combinarse dos servicios de niveles de vacío diferentes el equipo de vacío deberá de seleccionarse para el nivel de vacío más alto.
La demanda del servicio de menor vacío deberá de expandirse al nivel del servicio de mayor vacío.
Se deberá colocar una válvula de control para regular el vacío del servicio de menor nivel de vacío.
RPISC 77
Succiones combinadas
Ejemplo # 1 : Equipo Nuevo
Servicio # 1 : 2,000 aCFM @ 16 “Hg a 2,200 m.s.n.m.
Servicio # 2 : 2,000 aCFM @ 8 “Hg a 2,200 m.s.n.m.
Demanda Total de Vacío : 4,000 aCFM
(a) Expandir los 2,000 aCFM de 8”Hg a 16”Hg
P0 x V0 = P1 x V1 (Isotérmico)
(22.7 - 8) x 2,000 = (22.7 - 16) x V1
V1 = 4,388 aCFM
(b) Sumar los desplazamientos a 16”Hg
Servicio # 1 : 2,000 aCFM @ 16 “Hg a 2,200 m.s.n.m.
Servicio # 2 : 4,388 aCFM @ 16 “Hg a 2,200 m.s.n.m.
Demanda Total de Vacío : 6,388 aCFM @ 16 “Hg
! 60% más capacidad de vacío requerida ¡
RPISC 78
Succiones combinadas
Ejemplo # 2 : Equipo Existente
Servicio # 1 : 2,000 aCFM @ 16 “Hg a 2,200 m.s.n.m.
Servicio # 2 : 2,000 aCFM @ 8 “Hg a 2,200 m.s.n.m. Capacidad de Equipo de Vacío : 4,000 aCFM @ 16”Hg
(a) Comprimir los 2,000 aCFM de 16”Hg a 8”Hg
P0 x V0 = P1 x V1 (Isotérmico)
(22.7 - 16) x 2,000 = (22.7 - 8) x V1
V1 = 911 aCFM
(b) El servicio # 1 de 16” recibe 2,000 aCFM, pero el servicio #
2 de 8”Hg recibe solamente 911 aCFM
! Servicio # 2 : 55% corto en capacidad de vacío ¡
RPISC 79
Succiones combinadas
Combinar succiones significa
automáticamente:
– Utilizar equipo de succión de mayor tamaño
– Utilizar más potencia
– Implementar un sistema más costoso
– Tener un sistema de vacío menos eficiente
RPISC 80
0.002.50
5.007.50
10.0012.50
15.0017.50
20.0022.50
25.0027.50
30.00
Vacío ("Hg)
20
30
40
50
60
Efic
ien
cia E
spe
cífic
a (
aC
FM
/bH
p)
L-8
H-10
CL-3001
CL-3002
904-L1
904-L2Aire Saturado @ 100 °F
Agua de Sello @ 80 °F
Eficiencia Específica de Bombas de Vacío Nash(Referida al Nivel de Mar)
L
CL-1
904-1
H
CL-2
904-2
Comparativo de eficiencias específicas
para modelos de bombas Nash
! Al adquirir ,
refaccionar o reparar
una bomba de vacío
siempre hay que
comparar la
eficiencia específica
de las alternativas ¡
PREMIER
RPISC 81
Comparativo de Eficiencias Específicas
! Al adquirir , refaccionar o reparar una bomba de vacío siempre hay que comparar la eficiencia específica de las alternativas ¡
Vacío
Efi
cie
ncia
Bomba Marca “A” Nueva
Bomba Marca “A” Usada
Bomba Marca “B” Nueva
Bomba Marca “B” Usada
RPISC 82
Geometría de un arreglo de
vacío Manejo racional de las aguas.
– Separar el agua de proceso antes de que alcance a las
bombas de vacío
– Recircular el agua de sellos
RPISC 83
Diseño de piernas
barométricas Diámetro : Velocidad de 9-11 ft/s
Longitud : 1.25 ft / in Hg de vacío
Recorrido : Perfectamente recto
Utilizar Vertedero para aforar
No se permiten :
Uniones
Codos
Recorridos horizontales
Inserciones
Inclinaciones a mas de 30° sobre la vertical
Pozo de sello con menos de 5 veces el volumen de la pierna
Material diferente a S/S
RPISC 84
¿Cuándo se utilizan separadores de piso con
bombas de extracción de bajo NPSH?
Cuando no se cuenta con la
altura libre entre la base del
separador barométrico y el
espejo de agua del pozo de
sello.
Cuando no hay espacio
para un separador elevado.
Cuando se desea un arreglo
funcional de recuperación
de agua.
RPISC 85
Calidad de agua de sello deseable
– Sólidos en suspensión: Libre de sólidos en
suspensión y equipar a las bombas con purgas
lobulares de sólidos.
– pH : En bombas de hierro colado de 6.5 a 8
– Conductividad : Menor a 750 mohms/cm
– Dureza : Se recomienda que el agua se mantenga
por debajo de los siguientes niveles de dureza:
– Dureza total : 200 ppm
– Cloruros : 100 ppm
– Sulfatos : 200 ppm
– Sólidos disueltos : 200 ppm
RPISC 86
Circuito cerrado de agua de sello
Arreglo con recirculación total
RPISC 87
Alto Vacío Bajo Vacío
Filtro
Torre de Enfriamiento
Circuito cerrado de agua de sello
Arreglo con recirculación en Cascada
Agua Fría Agua Tibia
Agua Caliente
RPISC 88
Circuito cerrado de agua de sello
Arreglo con control de temperatura
RPISC 89
nash_elmo Filtros de Agua de Sello
Filtro de Gravedad para Circuitos Cerrados
RPISC 90
nash_elmo Torres de Enfriamiento
Torre de Enfriamiento
Abierta tipo Splash
RPISC 91
nash_elmo – Cajas de Succión
RPISC 92
nash_elmo – Tipos de Cubiertas
Cubiertas nash: Polietileno UHMW, Cerámica o NiS
RPISC 93
nash_elmo Separadores Aire/Agua y
Bombas de extracción de bajo NPSH
RPISC 94
nash_elmo Osciladores para Regaderas
SRA-5000
RPISC 95
nash_elmo Osciladores para Regaderas
RPISC 96
nash_elmo Actuadores para Cepillos de limpieza
RPISC 97
nash_elmo Cepillos Manuales y Regaderas en tubo
RPISC 98
Dos tipos de regaderas:
Limpieza
Lubricación
Tipos de Regaderas de limpieza
RPISC 99
Mantenimiento
– Correctivo
– Preventivo
– Predictivo
RPISC 100
Mantenimiento correctivo
Mantener los juegos axiales nominales y todas
las dimensiones críticas de las partes internas.
– Refaccionar los equipos con partes originales.
– Realizar reparaciones completas, idealmente con
el fabricante.
Desincrustar química y mecánicamente.
Rectificar ejes y cajas de prensaestopa.
RPISC 101
Mantenimiento preventivo
Cambiar periódicamente las guarniciones de prensaestopa y mantener un goteo constante.
Mantener los rodamientos lubricados adecuadamente.
Mantener los retenes de agua funcionales.
Mantener el sistema de inyección de agua de sello funcional.
Verificar la operación a baja temperatura para evitar incrustación y cavitación.
RPISC 102
Mantenimiento predictivo
Realizar periódicamente:
Pruebas de capacidad
Análisis de vibraciones
Análisis de agua
Análisis de lubricantes
Monitorear temperatura de
rodamientos
Monitorear niveles de vacío y
temperaturas de proceso
RPISC 103
Reparación de bombas
Utilizar partes originales
Apoyarse en pruebas de capacidad y
de boroscopía
Solicitar apoyo técnico
Utilizar los servicios de reconstrucción
del fabricante
Programar oportunamente los servicios
RPISC 104
Pruebas de capacidad vs.
Análisis boroscópico
Prueba de capacidad en campo
– Permite una evaluación cuantitativa
del estado del equipo antes y después
del mantenimiento
Análisis Boroscópico
– Permite una evaluación cualitativa del
estado del equipo antes y después del
mantenimiento
– Requiere de técnico experimentado
RPISC 105
Prueba de capacidad con
placas de orificio en campo Reportar:
Barómetro
Modelo Bomba
RPM’s medidas
T aire (ambiente)
T agua (entrada)
T agua (salida)
bHp o amperaje
Vacío leído
# y F de orificios abiertos por lado
RPISC 106
Prueba de capacidad con
placas de orificio en campo 5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
0 5 7.5 10 15 20 25 [“Hg]
aC
FM
3 x
2 x
1 x
0 x
Eficiencia Mecánica = 58%
RPISC 107
Principio de operación de una
Bomba e Anillo Líquido Nash Anillo Líquido
Eje fuera de centro
Impulsor
Cono
Succión
Descarga
RPISC 108
Principio de operación de una
Bomba e Anillo Líquido Nash Interfase aire-agua
Claro entre
impulsor y cono
RPISC 109
Principio de operación de una
Bomba e Anillo Líquido Nash
RPISC 110
•Vista de Corte de Una Bomba de Anillo Líquido Nash
Purgas de sólidos
abrasivos
Sistema anti-
incrustante
RPISC 111
Vista en corte expandido
RPISC 112
!GRACIAS POR SU ATENCION!
RPISC 113
Octubre 2003
Ingeniería de Refinación
Representaciones y Procesos Industriales, S. C.
J&L Fiber Services
GL&V USA
Ing. Andrés J. Ostos Rueda
Albany International – Panel Tisú
RPISC 114
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 115
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 116
Variables en el Refinado
Aleación de los Discos 4 x Variable del
Disco
Ancho de Cuchillas 6 x Variable del Disco
Separación entre Cuchillas 6 x Variable del Disco
Profundidad de las Cuchillas 3 x Variable del Disco
Angulo de Intersección 3 x Variable del
Disco (1,296 x)
Tipo de Refino 3 x Variable de Diseño
Velocidad Periférica 3 x Variable de
Diseño (9 x)
Flujo de Pasta 3 x Variable del
Sistema
Sistema de Control 3 x Variable del
Sistema
Geometría del Sistema 3 x Variable del
Sistema
Densidad de la Pasta 3 x Variable del
Sistema
Tipo de Pasta 4 x Variable del
Sistema
pH de la Pasta 3 x Variable del
Sistema
Temperatura de la Pasta 3 x Variable del
Sistema (2,916 x)
Presión entre los Discos 3 x Variable de
Operación (3 x)
Al menos 102,036,672 Combinaciones !
RPISC 117
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 118
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 119
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 120
1. Desarrollo de la Fibra
Fibrilación vs. Corte
RPISC 121
1. Desarrollo de la Fibra
Estructura de la Fibra
RPISC 122
1. Desarrollo de la Fibra
Fibrilación Pura
Mejor Resistencia
RPISC 123
1. Desarrollo de la Fibra
Corte Puro
Mejor Formación
RPISC 124
1. Desarrollo de la Fibra
Efecto de la Refinación
RPISC 125
Impacto del Refinado en las Propiedades de la Pulpa (Kraft Fibra Suave de Pino Blanqueada)
ERERGÍA DE EFINACIÓN (kWh/T)
Freeness
Estallido
Tensión
Rasgado
Longitud
de Fibra
Pro
pie
dad
es d
e la
Pu
lpa
1. Desarrollo de la Fibra -
Propiedades
RPISC 126
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Longitud de la Fibra
Co
nte
o d
e F
ibra
s
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1. Desarrollo de la Fibra -
Freeness
RPISC 127
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 128
2. Carga Muerta
Consumo de Fuerza del Refino
al Bombear Pasta sin
comenzar aún a Refinar (*).
CM (kW) = D4.249 x N3 x 2.299 x 10-13
CM (Hp) = D4.249 x N3 x 3.083 x 10-13
CM = Carga Muerta
D = Diámetro de los Discos (in)
N = Velocidad del Refino (rpm)
(*) Utilizando Cuchillas Convencionales de 6.35 mm
+/- 0.5 mm de profundidad.
RPISC 129
2. Carga Muerta (Cont.)
RPISC 130
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 131
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
Eficiencia de Refinado
(ER1)
ER1 =
CA / ( CA + CM )
Eficiencia del Refino (ER2)
ER2 =
( CT - CM ) / CT
CA = Carga Aplicada
CM = Carga Muerta
CT = Carga Total Disponible
RPISC 132
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador Ejemplo
No. 1
Refinador de 30”
514 rpm
CT = 450 kW
CM = 59 kW
CD = 391 kW
CA = 250 kW
ER1 = 80.91%
ER2 = 86.89 %
Ejemplo No. 2
Refinador de 30”
720 rpm
CT = 450 kW
CM = 162 kW
CD = 288 kW
CA = 250 kW
ER1 = 60.68 %
ER2 = 64.00 %
RPISC 133
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 134
4. Número de Cruces y Longitud
Activa Total
NC = No. de Cruces por rpm (dependiente del disco)
LAT = Longitud Total Activa de Filo de Cuchillas (dependiente
de la velocidad)
RPISC 135
Ejemplo # A
Discos de 30” f
Gruesos
Ancho = 4.8 mm
Sep. = 6.4 mm
Prof. = 7.9 mm
NC = 6.828
@ 514 rpm LAT
(Km/s) = 58.493
@ 720 rpm LAT
(Km/s) = 81.936
Ejemplo # B
Discos de 30” f
Finos
Ancho = 3.2 mm
Sep. = 3.2 mm
Prof. = 7.6 mm
NC = 21.378
@ 514 rpm LAT
(Km/s) = 183.138
@ 720 rpm LAT
(Km/s) = 256.536
4. Número de Cruces y Longitud
Activa Total
RPISC 136
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 137
5. Intensidad de Refinado
Intensidad (Ws/m) =
Carga Neta Aplicada (CA)
en kW por unidad de
Longitud Total Activa
(LTA) en Km/s.
kW neto Aplicado = CA = (
CT - CM )
Intensidad (Ws/m) =
CA / LTA
RPISC 138
5. Intensidad de Refinado
BAJA
INTENSIDAD ALTA
INTENSIDAD
RPISC 139
Alta Intensidad
Corte
Baja Intensidad
Fibrilación
5. Intensidad de Refinado
RPISC 140
5. Intensidad de Refinado
(Cont.)
Los valores típicos de
Intensidad de Refinado para
diferentes tipos de Pastas se
deciden en base a :
Sensibilidad de la Fibra
Tipo de Papel Elaborado
Fibra Intensidad (Ws/m)
Fibra Larga > 2.0
Fibra Corta 1.0 a 2.0
Fibra Secundaria 0.5 a 1.5
Fibra Mecánica < 0.5
RPISC 141
5. Intensidad de Refinado (Cont.)
Ejemplo #
A
Discos de 30” f
Gruesos
CA = 250 kW
@ 514 rpm LAT
(Km/s) = 58.493
@ 720 rpm LAT
(Km/s) = 81.936
@ 514 rpm Ws/m =
4.27
@ 720 rpm Ws/m =
3.05
Ejemplo # B
Discos de 30” f Finos
CA = 250 kW
@ 514 rpm LAT (Km/s) = 183.138
@ 720 rpm LAT (Km/s) = 256.536
@ 514 rpm Ws/m = 1.37
@ 720 rpm Ws/m = 0.97
RPISC 142
TE
NS
ILE
IND
EX
(N
m/g
)
FREENESS (ml)
20
30
40
50
60
70
80
0 100 200 300 400 500 600
FREENESS (ml)
TE
NS
ILE
IN
DE
X (
Nm
/g)
0.3 Ws/m MD
0.6 Ws/m DD
1.2 Ws/m DD
Efecto de la Intensidad en HBK
RPISC 143
TE
NS
ILE
IND
EX
(N
m/g
)
FREENESS (ml)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400 500 600 700 800
FREENESS (ml)
TE
NS
ILE
IN
DE
X (
Nm
/g)
1.8 Ws/m DD
2.8 Ws/m DD
Efecto de la Intensidad en SBK
RPISC 144
FR
EE
NE
SS
(m
l)
REFINING ENERGY (KWH/T)
100
200
300
400
500
600
0 20 40 60 80 100 120 140
REFINING ENERGY (kWh/T)
FR
EE
NE
SS
(m
l)
0.3 Ws/m MD
0.6 Ws/m DD
1.2 Ws/m DD
Efecto de la Intensidad en HBK
RPISC 145
FR
EE
NE
SS
(m
l)
REFINING ENERGY (KWH/T)
100
200
300
400
500
600
700
800
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
REFINING ENERGY (kWh/T)
FR
EE
NE
SS
(m
l)
1.8 Ws/m DD
2.8 Ws/m DD
Efecto de la Intensidad en SBK
RPISC 146
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 147
6. Sensibilidad de la Pasta
Naturaleza Intrínseca de la Fibra
0
20
40
60
80
100
120
UBSWK BSWK UBHWK BHWK DKL OCC MIXWASTE DEINK
FIBRA CELULOSICA
(De
lta
ml C
SF
) x
(T
m/D
ía)
/ H
p N
eto
RPISC 148
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 149
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
Cada Tamaño de Refino debe
de Operar con un Flujo de
Pasta Óptimo, función de :
Diámetro de Discos
Velocidad de Operación
Tipo de Fibra
Para poder mantener un
claro entre discos y así
poder lograr un desarrollo
óptimo de la fibra.
RPISC 150
Durante el
Refinado la
distancia
entre los
discos debe
de
mantenerse
dentro de un
rango óptimo.
Esta
tor
Muy alejados y no refinará.
Muy cercanos y tocarán
los discos.
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
RPISC 151
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
RPISC 152
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 153
8. Energía Máxima Aplicable en
un Refinador
Limita
ción
Mecán
ica del
equip
o
RPISC 154
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 155
9. Tipo de Refinador
Doble Disco o Cónico ? El Refinador de Doble Disco Toma menos
Carga Muerta C o mparació n de C argas
M uertas entre un R ef ino C ó nico y
uno de D o ble D isco
0
100
200
300
450 514 600 720
Velocidad de giro (rpm)
Car
ga M
uerta
(kW
)
JC-03 (29.5") DD-30"
RPISC 156
Doble Disco o Cónico ?
El Refino de Doble Disco Aprovecha el
100% de la Energía de Bombeo.
9. Tipo de Refinador
RPISC 157
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 158
10. Diseño y Aleación de los
Discos Es la Variable más poderosa
de Refinado
Al menos 1,304 combinaciones
posibles !
Ancho de Cuchilla : A mayor
ancho menor LTA, mayor
intensidad y mayor efecto de
corte.
Separación entre Cuchillas :
Proporcional a la longitud
promedio de la fibra.
Profundidad de la Cuchilla : A
mayor profundidad mayor
consumo de carga muerta y
menor homogeneidad de la
pasta refinada.
Angulo de Corte : A menor
ángulo mayor efecto de corte.
Aleación del Disco : La pérdida
del filo de una cuchilla (por
erosión, corrosión,
cavitación, etc.) disminuye la
LTA, incrementa la intensidad
y promueve el corte de la
fibra.
RPISC 159
10. Diseño y Aleación de los
Discos
A B
C
CODIGO DE DISCOS : A, B, C, Angulo
(mm ó 1/16”)
RPISC 160
10. Diseño y Aleación de los
Discos
TF
34188
Definición del
Angulo
RPISC 161
Efecto de la Profundidad de la Cuchilla
100
200
300
400
500
600
700
800
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Energía Específica (kW-hr/BDTm/D)
Cana
dian
Está
ndar
Fre
enes
s (ml
)
6.5 mm 12.7 mm
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 162
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 163
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 164
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
FREENESS (ml)
BU
RS
T I
ND
EX
(k
Pa
m 2 /
g)
22.5 IA
32.5 IA
42.5 IA
Intensidad = 0.8 Ws/m
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 165
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
FREENESS (ml)
FIB
ER
LE
NG
TH
(m
m)
22.5 IA
32.5 IA
42.5 IA
Intensidad = 0.8 Ws/m
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 166
Intensidad = 0.8 Ws/m
5
6
7
8
9
10
11
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
FREENESS (ml)
FIN
ES
<0.2
mm
(%
)
22.5 IA
32.5 IA
42.5 IA
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 167
-$
-$
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 168
J&L °Rc
Material
C90 56
L/C S/S
C40 40
L/C S/S C45
56 L/C S/S
C351 60
H/C S/S
C151 57
H/C S/S
JL57 52
H/C W/I JL55
60 H/C W/I
JL50 61
H/C W/I
C28 55
H/C W/I DH
63 H/C W/I
C84 60
N/H JL85
63 N/H
C80 58
N/H
$
10. Diseño y Aleación de los
Discos
RPISC 169
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 170
11. Control Automático de
Refinado Para Lograr un refinado
homogéneo y óptimo es
indispensable que todas las
condiciones de diseño y
operación se mantengan
constantes.
Flujo
Consistencia
pH
Temperatura
Presión de Pasta
Nivel en Tanque de pasta sin refinar
Energía aplicada
Filo de las cuchillas
Lo anterior solo puede ser
logrado mediante un sistema de
control automático !
RPISC 171
Opciones de Sistemas de
Control
PRC-I : Estación Manual de Carga.
PRC-II : Seguidor de Carga.
PRC-III : Control de Hpneto/TMD
PRC-IV : Control con retro-alimentación
de Freeness o
vacío.
PRC-V : Versión actualizada del tipo III y
IV con control de Intensidad de
refinación por velocidad variable en
moto-reductor de ajuste de discos.
11. Control Automático de
Refinado
RPISC 172
11. Control Automático de
Refinado
PT/PI PT/PI
CsC
PIC
HIC
FIC LIC
DrC
PT/PI
RPISC 173
Tiempo La pasta de Bajo Freeness Flota y produce intermitencia en la calidad
11. Control Automático de Refinado
RPISC 174
Tiempo Alteraciones en paros y arranques
11. Control Automático de Refinado
RPISC 175
Tiempo
11. Control Automático de Refinado
Máxima Estabilidad
RPISC 176
FREENESS (ml)
200
300
400
500
600
0 20 40 60 80 100 120 140
REFINING ENERGY (kWh/T)
0% RECIRC
37% RECIRC
54% RECIRC
64% RECIRC
70% RECIRC
HBK TENSILE INDEX (N.m/g)
30
35
40
45
50
55
60
-600 -500 -400 -300 -200
FREENESS (ml)
0% RECIRC
37% RECIRC
54% RECIRC
64% RECIRC
70% RECIRC
HBK
11. Efecto de la Recirculación
FREENESS (ml)
350
450
550
650
750
0 20 40 60 80 100 120 140
REFINING ENERGY (kWh/T)
0% RECIRC
37% RECIRC
54% RECIRC
64% RECIRC
70% RECIRC
SBK TENSILE INDEX (N.m/g)
20
30
40
50
60
70
-750 -650 -550 -450 -350
FREENESS (ml)
0% RECIRC
37% RECIRC
54% RECIRC
64% RECIRC
70% RECIRC
SBK
RPISC 177
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 178
12. Consistencia de Refinado A mayor Consistencia mejores
resultados !
25
35
45
55
65
0 20 40 60 80 100
Energía Específica (kW-hr/BDT)
Indic
e a
la Te
nsión
(N-m
/g)
3% 4% 5%
RPISC 179
Conceptos Importantes en el
Refinado
1. Desarrollo de la Fibra
2. Carga Muerta
3. Eficiencia de Refinado y del
Refinador
4. Número de Cruces
5. Intensidad de Refinado
6. Sensibilidad de la Pasta
7. Capacidad Hidráulica del
Refinador
8. Energía Máxima Aplicable a un
Refinador
9. Tipo de Refinador
10. Diseño y Aleación de los Discos
11. Control Automático de Refinado
12. Consistencia de Refinado
13. pH de la Pasta
RPISC 180
13. Efecto del pH en el
Refinado A mayor pH mejores
resultados !
25
35
45
55
65
75
0 20 40 60 80 100
Energía specífica (KW-hr/BT)
Indic
e a
la Te
nsión
(N-m
/)
5 7 9 11
RPISC 181
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 182
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
300
400
500
600
700
800
0 20 40 60 80 100 120
Energía Específica (kW-hr/T)
Fre
enes
s (m
l °C
SF
)
BSK BHK
RPISC 183
0
10
20
30
40
0 20 40 60 80 100 120
Energía Específica (kW-hr/T)
Raz
gado
mN
-m2/
g))
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 184
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 20 40 60 80 100 120
Energía Específica (kW-hr/T)
Den
sida
d (g
/m2
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 185
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60 80 100 120
Energía Específica (kW-hr/T)
Ten
sión
(N
m/g
)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 186
2
3
4
5
6
7
8
700 600 500 400 300 200Freeness (ml)
Ten
sión
(N
m/g
)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 187
0
1
2
3
4
5
6
7
200300400500600700
Freeness (ml)
Est
allid
o (
kPa-
m2/
g)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 188
2
3
4
5
6
7
8
0.54 0.56 0.58 0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7
Densidad (g/cm2)
Ten
sió
n (
Nm
/g)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 189
4
14
24
34
44
700 600 500 400 300 200Freeness (ml)
Raz
gado
(nM
_M"/
g)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 190
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
700 600 500 400 300 200
Freeness (ml)
Long
itud
de F
ibra
Pro
m.
Kaj
aani
(mm
)
BSK BHK
Efectos del Refinado sobre las
Propiedades del Papel
RPISC 191
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 192
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
Refinación a baja intensidad
:
Se entienden valores de
menos de 0.50 Ws/m.
Para lograrlo se requiere :
Reducir la energía de
Refinación, o bien
Incrementar
substancialmente la
longitud activa de corte de
los discos.
Beloit diseñó un refinador
de Doble Disco con Varios
Pares de Discos, 3 ó 4 en
vez de 2 !
RPISC 193
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
RPISC 194
US TMP
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400
Energía Específica Gruesa (kWh/BDT)
CSF
Fre
enes
s (m
l)
Refinación Convencional
Refinación con M ultidisco
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
RPISC 195
US TMP
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
40 50 60 70 80 90
CSF Freeness (ml)
Indi
ce d
e Es
tallid
o (k
Pa-
m2/
g)
Refinación Convencional
Refinación con M ultidisco
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
RPISC 196
100% BHWK
20
30
40
50
60
70
80
90
0 2 4 6 8 10 12 14
Energía neta Específica (HPD/BDT)
Indi
ce d
e Te
nsió
n
(Nm
/g)
Refinación Convencional
Refinación con Multidisco
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
RPISC 197
Refinación a Baja Intensidad
El Refinador Multidisco
RPISC 198
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 199
Reglas Básicas para un Buen
Refinado
Se Deberán de Seleccionar
Adecuadamente los
Siguientes Parámetros. •Nivel de Energía a Ser Aplicada.
•Velocidad Periférica del Refino.
•Flujo de Pasta en el Refino.
•Patrón de Corte de Discos.
•Aleación de Discos.
•Intensidad de Refinado.
•Geometría del Sistema de Refinado.
•Control Automático de Refinado.
RPISC 200
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 201
Detalles sobre la Instalación
–Agitación Completa en
Tanques de Pasta.
–Bomba de Pasta Adecuada.
–Sistema de Recirculación
Automático.
–Dimensionamiento de
Líneas Correcto.
–Acoplamiento Deslizable
Operativo.
–Diferencial de Presión
Adecuado.
–Colocación Correcta de los
Discos.
–Rodamientos Libres y
Operativos.
–Operación Constante.
–Lubricación de Prensa
Estopa Adecuada.
RPISC 202
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 203
Mantenimiento Preventivo
Inspeccionar Graseras de
Partes Deslizantes.
Inspeccionar Nivel y Calidad
de Aceite de Caja de
Rodamientos y Cople.
Verificar que no Existan
Vibraciones.
Verificar la Temperatura de
Rodamientos y Cuerpo.
Verificar el Estado de la
Camisa de la Flecha.
Verificar el Paralelismo
(TRAM) del Rotor y Flecha.
Verificar el Estado de los
Porta Discos y Tornillos.
Verificar la Presión de
Operación del Refino y la
Diferencial de Presión.
Verificar la Operación de la
Línea de Recirculación.
RPISC 204
POSICION
DE DISCOS
Lado Motor
Lado Puerta
RPISC 205
COPLE
DESLIZANTE
RPISC 206
El Refinador Beloit Jones DD-
3000
RPISC 207
El Refinador Beloit Jones DD-
4000
RPISC 208
El Refinador Beloit Jones DD-
4000 Multidisco
RPISC 209
El Refinador GL&V DD-5000
RPISC 210
Temario
Variables en el Refinado
Conceptos Importantes en el
Refinado
Efectos del Refinado en las
Propiedades del Papel
Refinación a Baja Intensidad
Reglas Básicas para un
Buen Refinado
Detalles sobre la Instalación
Mantenimiento Preventivo
Cuestionario
RPISC 211
CUESTIONARIO
1. Nombre las dos acciones o
efectos que se logran sobre la
pasta al ser refinada y explique
brevemente sus efectos en el
papel producido.
–Fibrilación: Abre las capas
exteriores de la fibra sin cortarla
significativamente. Incrementa la
resistencia del papel al aumentar el
potencial de enlace de las fibras.
–Corte: Reduce la longitud de la fibra
sin abrir sus paredes, aumenta el
volumen y densidad de la pasta sin
dar resistencia.
RPISC 212
2. Nombre los cuatro tipos de
variables que existen en el
proceso de refinado.
–Variables de Disco
–Variables de Diseño
–Variables del Sistema
–Variables de Operación
CUESTIONARIO
RPISC 213
3. ¿De todos los conceptos que se
implican en el fenómeno de
refinación, cual es el más
importante y por qué los es?
–Intensidad de refinado: Carga
aplicada por unidad de filo activo de
cuchilla. Refleja directamente el tipo
de acción que se imparte a la fibra y
el tipo de desarrollo que se va a
obtener.
CUESTIONARIO
RPISC 214
4. ¿Es recomendable refinar una
mezcla de diferentes tipos de
pastas, explique?
–No: Cada tipo de fibra requiere de
ser refinada a un diferente nivel de
intensidad.
5. ¿Cuales considera que son las
principales limitantes de un
refinador?
–Carga Muerta: Limita la energía
disponible para refinar.
–Flujo: Limita el tonelaje de pasta a
ser refinada en forma óptima.
CUESTIONARIO
RPISC 215
6. ¿Que tan importante es la
selección del material de los
discos de refinación, explique?
–Muy Importante: El material de S/S
irrompible y auto afilable no
solamente dura más, sino que lo
hace logrando un refinado
constante a un nivel de energía
también constante.
7. Si un refinador existente es para
mayor flujo hidráulico al flujo del
proceso, ¿que se debe de hacer?
–Recircular: El refinador siempre
opera al flujo óptimo constante.
CUESTIONARIO
RPISC 216
8. ¿Que tan importante es tener un
sistema de control de refinación
automático, explique?
–Muy Importante: Se mantiene el
flujo, consistencia, presión, y
potencia aplicada constantes e
independientes de las variaciones
del proceso.
CUESTIONARIO
RPISC 217
9. ¿En que orden de ideas
seleccionaría un refinador para
una aplicación dada?
(1) Definir el flujo máximo y mínimo
a consistencia constante.
(2) Seleccionar el Refinador.
(3) Seleccionar la Intensidad y
Energía Neta requerida.
(4) Verificar que la Energía Neta
Disponible del Refinador sea
suficiente.
(5) Seleccionar el Tipo de Discos
que logre la Intensidad deseada.
(6) Determinar el Arreglo y
Geometría del sistema de
bombeo y de control.
CUESTIONARIO
RPISC 218
10. ¿Cuales son los aspectos mas
importantes en el mantenimiento
de un refinador?
(1) Mantener el paralelismo del
rotor (TRAM).
(2) Mantener la libre flotación del
rotor (sellos estoperos, presión,
acoplamiento y rodamientos)
(3) Cambiar los discos
oportunamente monitoreando las
propiedades de refinación.
CUESTIONARIO
RPISC 219
!GRACIAS POR SU
ATENCION!