Abril3(tecn papel)

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LA MQUINA DE PAPELR. MolinaUIP CUBA-9 1

LA MQUINA DE PAPEL FOURDRINIEREl papel se fabricaba a mano hasta comienzos del siglo XIX, fecha en que se patent por vez primera, por Louis Robert, un diseo para la formacin continua (1799). La primera mquina operada exitosamente se instal en Inglaterra en 1803. Las patentes estaban en manos de los hermanos Fourdrinier quienes tambin desarrollaron el equipo entre 1804 y 1807. La mquina es conocida desde entonces como mquina Fourdrinier.

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LA MQUINA FOURDRINIER MODERNADistribuidor de flujo Caja cabecera Fourdrinier Seccin de secado Prensas Calandria Bobina -dora

El distribuidor de flujo distribuye la suspensin uniformemente a lo suspensi ancho de la mquina. m La caja cabecera presurizada descarga un chorro uniforme sobre la malla la en movimiento. Esta forma una hoja continua que drena sobre los elementos de la mesa formadora por fuerzas de drenaje y succin. succi La hoja pasa a travs de rodillos de presin donde se drena agua trav presi adicional y se consolida. La hoja se calandrea al pasar por una serie de contactos entre rodillos rodillos para reducir su espesor y alisar la superficie. La hoja terminada se enrolla sobre un eje metlico (reel). met El papel se enrolla nuevamente a las medidas finales sobre centros de centros UIP CUBA-9 3 cartn (cores). cart

LA CONSOLIDACIN DE LA HOJA DE PAPELq La dispersin o desintegracin de la pulpa en el Hydrapulper, permite la separacin de las fibras y su rehidratacin, con el fin de prepararlas para la refinacin. q La refinacin, incrementa la superficie especfica de las fibras, creando fibrillas y microfibrillas (fibrilacin) y corte de las fibras hasta dimensiones apropiadas para la formacin del papel. De esta forma, aumentan las superficies de las fibras capaces de unirse a otras fibras para lograr la consolidacin de la hoja. q El drenaje de agua en la malla, crea fuerzas de tensin superficial, que favorecen el acercamiento de las fibras y su entrelazamiento mecnico. Se va formando una hoja hmeda. q El prensado, contina el proceso de eliminacin de agua y el acercamiento fibra-fibra. q El secado, crea por evaporacin del agua, intensas fuerzas de tensin superficial, que logran un acercamiento de las fibras tal, que comienzan a actuar las fuerzas de Puentes de Hidrgeno, (por los grupos -OH de la celulosa) que son en definitiva, las que logran la consolidacin de la hoja de papel.UIP CUBA-9 4

SISTEMA DE ENTRADAEl trmino sistema de entrada se refiere fundamentalmente al lazo de la bomba mezcladora o fan pump, donde la pasta se alimenta, diluye, se mezcla con aditivos y finalmente se depura y clasifica antes de su entrada en la malla de la mquina. El sistema de entrada se extiende desde la cuba de la mquina hasta el labio de la mquina de papel.

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Tam izadores presurizados Hidrociclones

Caja cabecera

M alla

2. etapa

2. etapa Foso de la m alla

Bom ba m ezcladora

Caja de nivel constante Vlvula de peso bsico

Tanque de m quina

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SECCIN DE FORMACIN (PARTE HMEDA)

A B C D E F

CDIGO Distribuidor de flujo de entrada K Caja de entrada o cabecera (Headbox) L Labio y mecanismo de ajuste M N Rodillo pecho (Breast roll) Gua de goma (Deckle) (solo en mquinas P viejas) Mesa formadora R

Cajas de vaco secas Rodillo "Dandy" y dos rodillos soporte inferiores Rodillo "cucha" o couch Rodillo presor o "lump breaker" Rodillo de retorno de la malla

G Deflectores de drenaje (foils) H Rodillos de drenaje J Cajas de vaco hmedas

Rodillo de retorno con ducha y limpiador (doctor) S Rodillo de control de tensin de la malla UIP CUBA-9 7 T Rodillo gua de la malla U Malla formadora continua

DISTRIBUIDOR DE FLUJO Y CAJA CABECERALa funcin de la caja cabecera es transformar la pasta que se alimenta por la lnea desde la bomba mezcladora en una descarga uniformemente distribuida y rectangular con el ancho correspondiente al de la malla de la mquina a una velocidad uniforme en la direccin de la misma. La caja cabecera cumple los objetivos fundamentales siguientes: Distribuir la pasta uniformemente a lo ancho de la mquina. Evitar o destruir corrientes transversales y variaciones locales de consistencia. Igualar el gradiente de velocidad en la direccin de la mquina. Crear turbulencia controlada que elimine la floculacin. Descargar uniformemente la pasta a travs de la abertura del labio e impactar la malla en el lugar y con el ngulo apropiados.UIP CUBA-9 8

ESQUEMA DE UNA CAJA CABECERA PRESURIZADA

(1) Cabezal rectangular de seccin decreciente con (2) tubos laterales de seccin decreciente, (3) rodillos rectificadores, (4) dispositivo de salida a la malla (labio), (5) ajuste de perfil del chorroUIP CUBA-9 9

Las cajas se clasifican en abiertas y cerradas o presurizadas. Las abiertas se Las utilizaban en mquinas de baja velocidad. Han sido reemplazadas por las m cerradas. Estas ltimas pueden ser a su vez de operacin totalmente hidrulica operaci hidr o con colchn de aire. colch En el diseo hidrulico, la velocidad de descarga de la pasta en el labio dise hidr depende directamente de la presin de la bomba mezcladora. En el tipo de presi colchn de aire, la energa de la bomba se complementa con aire comprimido. colch energ La carga total de presin dentro de la caja determina la velocidad el chorro, presi segn la ecuacin de Bernouilli: seg ecuaci Bernouilli: v = donde: Cv ( 2gh)1/2

v = velocidad del chorro (m/s) h = carga de presin del lquido (m) presi l g = aceleracin de la gravedad (9,81 m/seg) aceleraci m/seg Cv = coeficiente del orificio

El espesor del chorro y la velocidad determinan el flujo volumtrico de la caja volum cabecera, con un factor de correccin. correcci

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DISTRIBUIDOR DE FLUJO A LA ENTRADA DE LA CAJAVidrio de observacin Tubo de balance

A la caja cabecera Recorrido recto de la tubera

Pieza de transicin

Cabezal de entrada de dimetro decreciente

Recirculacin a la bomba mezcladora

Pasta de la bomba mezcladoraUIP CUBA-9 11

EL LABIO DE LA CAJA CABECERA

Es el orificio ajustable de descarga de la pasta. Se extiende a todo lo ancho de la caja cabecera. Su abertura y geometra determinan el espesor del chorro, mientras que la presin en la caja controla la velocidad. La abertura tiene un labio superior (lip) y una regla inferior (apron). El labio superior es ajustable en la vertical como unidad completa, y adems puede ser sometido a microajustes mediante dispositivos locales distribuidos a lo ancho de la caja. La regla o apron puede desplazarse horizontalmente para cambiar el ngulo de ataque del chorro sobre la malla

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FORMACIN POR CHORRO Y POR VELOCIDAD

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Lnea seca y espejo El espejo marca la zona de la pasta en formacin que refleja la luz por la presencia de agua sobre la superficie en formacin. A la altura de la primera o segunda caja de vaco, la superficie se hace opaca. La lnea de demarcacin entre ambas zonas y su perfil transversal son indicadores de la operacin en la parte hmeda. Una lnea corrida puede indicar cambios en las condiciones de drenaje de la pasta. Si el perfil de la lnea es irregular, ello es sntoma de problemas locales en el drenaje o no-uniformidad en la entrega de pasta de la caja cabecera. Generalmente esto ocurre en los bordes, y debe ser corregido de inmediato, ya que de persistir provoca variaciones en el perfil de peso bsico y de humedad. Sangras en los bordes. La mayora de las cajas cabeceras modernas estn dotadas de sangras de pasta en los bordes, que sirven para corregir y controlar las desigualdades en el perfil de velocidad o efecto de bordes provocadas por el efecto retardador del flujo de las paredes laterales. El ajuste de las sangras se puede verificar por la posicin de la lnea seca del espejo.UIP CUBA-9 15

VARIABLES DE OPERACIN DE LA CAJA CABECERA

Consistencia de la pasta Relacin de velocidad chorro/malla Temperatura Relacin L/b del labio

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ELEMENTOS DE DRENAJE DE LA MALLAEn la zona de drenaje libre los gradientes de presin son producidos por fuerzas de succin hidrodinmicas al pasar la malla sobre rodillos o soportes estacionarios. Ms adelante estn ubicadas las cajas de vaco y eventualmente foils de vaco.

Elementos principales: Mesa formadora: soporta la malla y retarda el drenaje Rodillos de drenaje rotatorios: no son efectivos a altas velocidades Deflectores o foils: ms eficientes a altas velocidades Deflectores o foils de vaco: auxiliados por vaco Cajas hmedas de vaco: primera etapa antes del espejo, bajo vaco Cajas de vaco secas: posteriores al espejo, vaco creciente, 7 u 8 cajas

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COMPARACIN ENTRE LOS ELEMENTOS DE DRENAJE DE LA PARTE HMEDA

Vaco Rodillo de mesa Deflector o "foil" Deflector de vaco

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Manm etros Tobera de agua

Vlvula de control Cabezal de vaco

Tubera

CAJAS DE VACO

Separador de vaco

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TRANSFERENCIA DE LA HOJA A PRENSASPapel Malla Sello neum tico Rodillo gua del papel levantado cuando se alimenta la hoja

Cabezal Caja de succin

Soplador de aire Pao de prensa

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TRANSFERENCIA CON PICK-UP

Pao pick-up Rodillo de succin pick-up Caja de succin Rodillo de succin Caja de succin

Hoja y pao a prensas. La hoja es sostenida por tensin superficial de las fibras del pao hm edo FOURDRINIER Malla Rodillo de retorno

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FORMADORES DE DOBLE TELASurgieron con posterioridad a los aos 50 del pasado siglo, en respuesta a las demandas de mejor formacin, mayor velocidad (produ