LA TRANSFORMACION QUIMICA DE LA MADERA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI

FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y AMBIENTALESCURSO: PRODUCTOS FORESTALES DE TRANSFORMACIN QUIMICA

DOCENTE: ING. M.Sc. CARLOS PANDURO CARBAJAL

SEGUNDA PARTELA TRANSFORMACION QUIMICA DE LA MADERA

INTRODUCCION

Al evaluar las diferentes formas de uso del principal producto del bosque., la madera, encontramos que adems de la transformacin mecnica de la misma, (incluyendo el aserrio) se tiene la transformacin qumica, bajo sus diferentes formas, la cual permite obtener I) productos tan diversos como son las pulpas l) papeleras y cartones derivados celulsicos, tableros de fibras, carbn vegetal, carbn activado, alcoholes, forraje para ganado> alquitranes, productos fenlios, plsticos etc. Destacan dentro de las formas de transformacin qumica el pulpeo, sacarificacin y la pirolisis donde se utilizan reactivos qumicos y/o cambios que provocan un cambio en la estructura qumica de la madera, bajo condiciones controladas. Una razn importante que ha permitido el desarrollo de la industria qumica de la madera radica en el hecho de que logra, un mayor aprovechamiento de la materia prima permitiendo en muchos casos el uso integral del rbol, la selectividad no es indispensable adems permite el uso de residuos de las industrias de transformacin mecnica. Sin embargo, es necesario tener en cuenta que este tipo de industrias es generadora de diversas formas de contaminacin atmosfrica o de aguas, principalmente en la industria de pulpa, que dicho sea de paso es la mas difundida, motivo para que en la actualidad se vengan desarrollando programas de investigacin para evitar o disminuir el consumo de reactivos qumicos tanto en la obtencin de pulpa como en su blanque; adems de los programas de tratamiento de aguas residuales y control de emisiones gaseosas y de partculas a la atmsfera, ya aplicados a escala industrial.

Cabe mencionar que aparte de la industria de pulpa, las dems actividades de transformacin qumica no han tenido la debida difusin o en todo caso son de desarrollo localizado: tal vez podramos considerar aun la carbonizacin de. la madera con relativo auge en ciertos pases, corno Brasil, donde se obtiene carbn de buena calidad para uso metalrgico (en el Per sucede algo parecido pero en menor proporcin, en los departamentos de Junn y Huanuco) y tambin de importancia para la produccin de carbn activado, hay que agregar que el uso de Carbn vegetal como recurso energtico para uso industrial debe ser descartado (salvo uso domestico como parrilladas y pollerias) debido a su mayor costo frente a los dems recursos como son el carbn mineral (coque) e el petrleo, adems del mayor poder calrico de estos ltimos, entre 8 10 Kcal./Kg. frente al rango entre 5 a 7 Kcal./Kg. del carbn vegetal, el uso domestico es justificado por la menor cantidad de material voltil y de compuestos sulfurosos que se encuentran en el carbn que provienen de la madera.

Por otro lado; existe la gasificacin de la madera que tuvo amplio desarrollo durante la segunda guerra mundial, con el fin de abastecer de gas combustible a motores de combustin interna, pero en la actualidad el uso de gasificadores es restringido debido al relativo bajo precio del petrleo y sus derivados, aunque son aun de gran importancia en zonas rurales que cuentan con un gran recurso forestal, como el caso de las comunidades de la selva, de modo que se utilice la madera de bajo valor econmico en gasificadores para accionar pequeas Ind. de Transformacin Qumica centrales trmicas (llamadas ahora dendrotrmicas) que permiten abastecer de fluido elctrico con capacidades entre. 20 a 80 Kw. de potencia (como es el caso de los instalados en Madre de Dios). Otra actividad de transformacin qumica de desarrollo limitado es la sacarificacin de la madera cuyo principal producto los carbohidratos desdoblados para forraje Son obtenidos con relativa ventaja econmica en pases o zonas que adolecen de pastos o tienen limitaciones para la produccin de forraje ganadero. Otro producto obtenido posteriormente, el alcohol etlico le dara mayor valor a esta actividad, aunque el costo de produccin tradicional es a partir de la caa de azcar principalmente en pases como Brasil, Per, Cuba, entre otros. Similar situacin ocurre con la produccin de rayn, a partir de la pulpa soluble, solo justificable econmicamente en pases que carezcan de fuentes de produccin de fibras naturales vegetales para la industria textil, como el algodn p.e. que tiene como producto competitivo a las fibras do rayn ya que presentan caractersticas similares.

Podemos concluir en esta parte introductiva sobre la importancia. de la transformacin qumica forestal, que puede contribuir enormemente con mltiples beneficios, principalmente econmicos, en zonas con recursos naturales sin explotar o poco explorados como es el caso de la Amazonia y tambin en zonas que cuente con industria de transformacin mecnica, debido a las posibilidades de aprovechamiento de los residuos, contribuyendo as a una mayor valoracin del bosque.

En general se pude definir a. la transformacin qumica como todo proceso que implique un cambio o modificacin en la estructura qumica de la madera con relacin a su estado iniciar Haciendo una revisin de los componentes qumicos de la madera se encuentran como los principales componentes:

Comp.Quim.de la MaderaLatifoliadasConfieras

Celulosa 45 a 50%40 a 45%

Lignina18 a 25%22 a 30%

Hemicelulosa20 a 30%20 a 25 %

Extractivos1 a 10%5 a 15%

CenizasMenos de 5%Menos de 5%

Durante la transformacin qumica puede ocurrir, un cambio en la estructura de la celulosa, hemicelulosa o lignina una eliminacin de los extractivos o la incorporacin de algn componente qumico.

1.3 FORMAS O PROCESOS DE TRANSFORMACION QUIMICA.

Se puede clasificar de la siguiente manera:

1. INCORPORACION DE PRODUCTOS: Se refiere a todo proceso que implique agregar un componente qumico a la madera con diferentes fines como son su preservacin para prolongar su vida til, aplicacin de agentes ignfugos o retardantes del fuego. La aplicacin de estos componentes no altera. la estructura qumica de los componentes de la madera (holocelulos y lgnina).

2. EXTRACCION Proceso que implica la eliminacin de componentes solubles en la madera, conocidos como extractivos principalmente, a travs de una simple resinacin (o sangra del rbol) o por la aplicacin de un solvente que puede ser agua fra, agua caliente, alcohol, benceno, ter, etc. En general los extractivos son conocidos de acuerdo al uso y tipo de solvente utilizado, mencionndose entre los mas conocidos a los taninos, aceites esenciales, ltex, oleoresinas, etc.

3. DISOLUCION O CAMBIO DE ESTRUCTURA QUIMICA: Que ocurre en todos los componentes de la madera, que a su vez se puede subdividir en:

C.1.Obtencin de pulpa: Proceso que implica la disolucin o eliminacin parcial o total de la lignina ya sea aplicando energa qumica o energa mecnica, eliminando el factor de cohesin en las fibras.

C.2.Sacarificacin: proceso que implica la descomposicin de los carbohidratos de la madera. (Holocelulosa) en azucares simples. La descomposicin de la celulosa ocurre por la accin de un agente cido clorhdrico y cido sulfhdrico, descomponindose en hexosas y pentosas.

A su vez a partir de las hexosas, glucosas mayormente, aplicando mtodos de fermentacin se puede obtener alcohol etlico, levaduras y CO2, productos que tiene diferentes usos.

As mismo, como residuo de la sacarificacin se tiene a la lignina que sufre poca alteracin y que puede ser utilizada para la fabricacin de diferentes productos fenlicos o tambin puede ser aglomerada bajo la forma de briquetas con alto poder calrico.

C3. Descomposicin trmica de la Madera: En este caso la transformacin de la madera ocurre por accin del calor y puede ser de las siguientes formas;

C.3.1Carbonizacin: Proceso anaerobio y con temperaturas de trabajo de 350 a 500 C se obtiene como principal producto el Carbn Vegetal Destilacin Seca; Proceso similar al anterior y adems del carbn vegetal se obtiene el licor piroleoso se puede encontrar productos tan diversos como cido actico, acetona, alquitranes, acetaldehdos, etc.

Gasificacin: Proceso que ocurre en diferentes etapas aerbicas y anaerbicas, con temperaturas de trabajo de 800C a 1200C y cuyo objetivo principal es la formacin de gas combustible, principalmente monxido de carbono CO2 que puede ser utilizado como sustituto energtico en motores de combustin interna, en reemplazo de la gasolina, o bajo la forma de mezcla o sustitucin parcial del petrleo en motores diesel

PULPAS CELULOSICAS

CARACTERISTICAS GENERALES

Son productos obtenidos a partir de materias primas de constitucin lignocelulsica (madera, bamb, tallos de cereales etc.) de origen vegetal formado por elementos fibrosos fusiformes (largo mucho mayor que el ancho) y con paredes cuyo constituyente principal es la celulosa considerndose a la lignina como sustancia incrustante.

En general son fibras con dimensiones entre 0.8 - 1.0 mm. Para latifoliadas y de 3.0-6.0 mm. Para conferas con ancho medio 30 micras, espesor de pared entre 2 a 10 micras y la forma alargada permite que exista una capacidad de entrecruzamiento (o afieltrarniento) entre las fibras cuando estn en medio acuosos. Este- es el principio en el cual se basa la formacin del papel (o cartn) que es el principal producto obtenido a partir de las pulpas; de igual modo sucede para la formacin de los mantos fibrosos con los tableros de fibras.

Otra caracterstica es su capacidad para formar enlaces en medios acuosos que contribuyen a la resistencia del papel obtenido, considerndose tambin el grado de polimerizacin de la clula en las fibras con un valor mnimo entre 250 a 300, aun despus de blanquear las pulpas, con el fin de obtener un mnimo de resistencia aunque tal vez esto no sea necesario en pulpas para disolver. As mismo la estructura fsica de la pared y su composicin qumica, mayormente celulsica, no debe interferir en tratamientos posteriores como son el blanqueo y el refinado principalmente.

CLASIFICACIONBsicamente se puede dividir tres tipos de pulpa segn el tipo de tratamiento utilizado para separar las fibras:

A.-Pulpas qumicas: Aquellas donde se ha utilizado exclusivamente energa qumica. proveniente del uso (le reactivos aplicados bajo condiciones controladas de temperatura, presin tiempo y PH en medio acuoso; en este caso hay una disolucin parcial de lgnina, que se acenta. con la intensidad del tratamiento, lo que implica. una perdida de peso al final del proceso, lo que se evala a travs del rendimiento (Peso seco final/ peso seco inicial x 100) Los rendimientos de estas pulpas varan entre 45 a 55%, dependiendo del tipo de materia prima y las condiciones del proceso, aunque en pulpas para disolver que requieren de una. purificacin posterior el rendimiento baja a niveles entre 35 a 40 % En general las pulpas qumicas son de mayor uso para la elaboracin de papeles con requisitos de resistencia y en papeles de escritura y de impresin (con pulpas blanqueadasPROCESOReactivosRendimientos (% bms)

Alcalinos

A la soda (sosa) NaOH

45-55

Al sulfato KraftNaOH y Na2 S45-50

Al sulfato con Prehidrlisis(pulpa soluble)Mas purificacin35 -40 (derivados celulsicos)

Al sulfitoBisulfitos con bases solubles de Ca, Mg, Na. o NH450-55

MultietapticosCombinacin de procesos anteriores en 2 o mas etapas35 - 60

Dentro de los principales procesos de obtencin de pulpas qumicas tenemos; Tambin a escala de laboratorio o de planta piloto se han desarrollado mtodos que utilizan oxigeno, alcoholes alifticos, cido ntrico, solventes orgnicos y sales hidrotrpicas, aunque con relativo xito debido a limitaciones econmicas del proceso. Cabe agregar que el uso en la actualidad de ciertos aditivos como es el caso de la antraquinona, que acta como catalizador en los procesos alcalinos permitiendo adems la disminucin en el uso de compuestos sulfurados (Na2S) con la consecuente reduccin de la contaminacin.

B.- Pulpas mecnicas: En este caso se ha utilizado exclusivamente energa mecnica para la separacin de las fibras, no existiendo eliminacin de la lignina lo que determina que prcticamente no hay disminucin de peso, salvo la eliminacin de elementos finos, muclagos extractivos de la materia prima, etc. para su obtencin se utilizan los desfibradores de piedra (para madera rolliza) o los desfibradores de- disco (para astillas o desperdicios de ase-irlo) y en este ultimo caso la materia prima puede recibir un tratamiento previo con vapor sobrecalentado lo que implica que la denominacin varia a pulpa termomecnica.

En general son pulpas de poca resistencia mecnica, con alta capacidad y se utilizan en mezcla con pulpas qumicas en proporciones variables para la fabricacin de papeles de escritura de bajo costo, papeles peridico, cartones, etc. Podemos distinguir los siguientes tipos segn el proceso:

1. Pulpa mecnica de piedra (SGW) 93 a 98 % rendimiento.

2. Pulpa mecnica de piedra baja presin (PGW) mayor a 95% rendimiento.

3. Pulpa con desfibrador de discos (TRMP o TMP): a presin normal 75 a 96 % rendimiento, a presin alta mayor a 90

C.- Pulpas de procesos mixtos: Resultan de una combinacin de los procesos anteriores; es decir, para la separacin de las fibras se utilizan parte de energa qumica y parte energa mecnica en proporciones variables por tanto las caractersticas de las pulpas son intermedias lo que permite una amplia aplicacin pudiendo utilizarse solas (blanqueadas o no) o mezcladas con otras pulpas para la fabricacin de diversos tipos de papeles y cartones. Utiliza como materia prima astillas de madera y desperdicios, tallos de plantas anuales y en ciertos casos especiales madera rolliza. Podemos distinguir los siguientes tipos:Rendimiento (%)Proporcin de energa qumica (%)Proporcin de energa Mecnica (%)

Pulpas qumicas de alto rendimiento56 a 709010

Pulpas semiquimicas71 a 8540 a 60 60 a 40

Pulpas mecanoquimicas86 a 9020 a 4080 a 60

Pulpas quimiomecanicas (incluye quimiotermomecanicas)Mayor a 90Menor a 20Mayor a 80

Al hacer un cuadro de resumen de los procesos tenemos lo siguiente:

Rendimiento (%)Composicin

Pulpa qumica45 55% alta celulosa, % bajo de lignina, buena resistencia

P. de Procesos Mixtos(intermedio)

Q. de alto rendimiento56 a 70

Semiquimicas71 a 85

Mecanoquimicas86 a 90

QuimiomecanicasMayor de 90

P. mecnicos% bajo de celulosa, %alto de lignina, baja resistencia

M. de Discos94 a 97

Termomecnicas70 a 95

M. de piedraMayor 93

MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACION DE PULPA CLASIFICACION Y REQUISITOS

Son generalmente de origen vegetal constituidas por fibras fusiformes y con la pared celular constituidas por celulosa y hemicelulosa como componentes principales adems de la lignina como materia incrustante; por la presencia de la celulosa que tiene afinidad por el agua, las fibras tienen la capacidad de formar enlaces (jnicos, puentes de hidrogeno, etc.) lo que contribuye a la resistencia entre los enlaces interfibrilaress existentes al formarse el papel; tambin tiene capacidad de hinchamiento por el agua lo que la favorece durante el refinado de la pulpa. En general se puede clasificar a las fibras vegetales segn la fuente en la planta

(Segn Isemberg)a) Fibras de frutos: de las semillas del algodn (desechos textiles o trapos y los linters). b) Fibras de tallos:

1. Del xilema o leo (conferas y latifoliadas)

2. Fibras liberianas (tejido floemtco) corteza interna de rboles camo, yute.

3. Haces vasculares (monocotiledneas): paja de cereales, bagazo, bamb, esparto.

c)Fibras de hojas: sisal, aguaje. Sin embargo, de todas ellas destaca las fibras del xilema (o madera) que es la principal fuente de celulosa y en la actualidad representa cerca del 90% de la materia prima utilizada en la industria de pulpa. Sin embargo a pesar de que todas las especies madereras tienen mayor o menor aptitud para obtener pulpa, es deseable que presenten ciertos requisitos a mencionar:

1. De poco valor comercial actual;2. De rpido crecimiento, que posibilita turnos cortos y bajo costo de la madera cosechada,3. Generalmente con densidades entre 400 a 700 kg/m3 (& bsica); de menor valor a 400 disminuye la capacidad til en digestores, mayor valor a 700 es difcil de dislignificar;4. Bajo contenido de parnquima;5. Bajo contenido de extractivos ya que- estos consumen reactivos y disminuyen el rendimiento;6 Bajo contenido de cenizas, en especial slice, debido a su abrasvidad causando desgaste de maquinarias de corte;7.- Fciles de descortezar aunque la corteza puede ser tolerada al fabricar pulpas para papeles y cartones de menor calidad8.- De preferencia con: - Alto contenido de celulosa lo que favorece el rendimiento en pulpas qumicas.

- Bajo contenido de lignina, lo que facilita la deslignificacin; 9.- Tambin se prefieren especies con fuste recto lo que facilita el astillado (aunque el aumento de potencia de las astlladoras facilita la labor con cualquier troza); de igual modo el fuiste recto es importante en desfibradoras de piedra. 10.- Con maderas de color claro, de preferencia, para pulpas mecnicas, 11.- Susceptible de ser almacenada por mucho tiempo sin sufrir deterioro. Cabe anotar que- estas caractersticas se cumplen en su mayora para especies forestales utilizadas en plantaciones efectuadas con fines de abastecimiento a una fabrica, sin embargo hay que tener en cuenta que si se plantea el uso de maderas de bosques naturales, como son las especies tropicales en el caso la fabrica de-cartones en (Cali-Colombia) al utilizarlas como mezcla se han de seleccionar aquellas con caractersticas similares, de preferencia dentro de un rango de densidad, de tal modo que no halla mucha variacin en la calidad de la pulpa.

APTITUD PAPELERA DE LAS MATERIAS PRIMAS

Adems de las caractersticas antes mencionadas, relacionadas von el costo de la materia prima y el costo de fabricacin, existen criterios diversos que deben determinar la calidad de la pulpa a travs de su resistencia, destacando la evaluacin utilizando las caractersticas biomtricas de las fibras. Como rango promedio se tiene los siguientes valores;

ConiferasLatifoliadas

Largo (milmetros)3 60 2

Ancho (Micras)25 4515 40

Espesor pared micrasTemp. 2 5

Tard. 6 102 - 10

Densidad lineal ( m / 100 m )5 30

De la combinacin de estos valores se obtienen factores como es el caso del ndice de flexibilidad (lumen/pared) con relacin proporcional al rasgado; relacin largo/pared, etc. dentro de estos factores destaca el factor de Runkel que es la relacin siguiente;

A partir de este factor se- determinara. (En forma. a. priori) que especie que presenten valores menores a 50 presenten muy buena aptitud, resultando de ellas pulpas de buena calidad, hay que tener en cuenta que esto es indicativo debido a la relacin con la facilidad de colapsado (que implica una mayor rea de enlace-) que sin embargo se debe comprobar efectuando pruebas de obtencin de pulpa y evaluando sus principales caractersticas fsicas y de resistencia tanto a nivel de laboratorio como a nivel de- planta piloto.

Dentro de las caractersticas de evaluacin en las pulpas destacan:

Pruebas de Resistencias;

R. a la tensin (longitud de rotura).

R. al rasgado (ndice de rasgado) mN-m2/g N-m2/kg.

R. al reventamiento (ndice de reventamiento o factor Mullen). KPa-m2/g

Mpa-m2/Kg.

R. al plegado (como N0 dobleces) alargamiento (% incremento respecto del

largo inicial).

Pruebas Fsicas;

Blancura (% reflexin),

opacidad (% luz retenida o desviada, inversa de trasluz)

densidad (kg/m3)

permeabilidad (como porosidad)

Volumen de fluido desplazado por unidad de tiempo y superficie ESPECIES FORESTALES UTILIZADAS

La suma de factores tcnicos y econmicos han de-terminado que en el Mundo se utilizan muchas especies, entre latifoliadas y conferas, a mencionar;NOMBRE CIENTFICONOMBRE COMNPROCEDENCIA

Hacer saccharum

Alnus sp

Betuna sp

Eucalyptus globulus

Eucalyptus regans

Eucalyptus saligna

Eucalyptus grandis

Fagus sp

Fraxinus sp.

Populus sp.

Abies sp. Y Pices sp.Larix sp.

Pinus elliottil

Pinus patulaPinus echinataPinus pondesoraPinus resinosaPinus radiataPinus strotusPinus pinaster

Pinus sylvestris

PseudotsugaTsuga

Thuja

Taxodium

Gemelina

Arce de azcarAlisos

Abedul

Eucaliptos

Eucaliptos

Eucaliptos

Eucaliptos

Hayas

fesnos

alamos o choposabetos

alerces

pinos

pinos

pinos

pinos

pinos

pinos

pinos

pinos

pinosEE. UU. Y CanadEE. UU. Y Sur de Europa

Canad y Norte de Europa

Espaa, Portugal y Chile

Australia

Brasil y Argentina

India

EE. UU. Y Europa

EE. UU. Y Europa

EE. UU. Y Europa

Norte Europa, Norte Amrica

Japn, EE.UU. URSS

NorteamricaNorteamrica

Norteamrica

Norteamrica

Norteamrica

Chile, Nueva Zelandia

Norteamrica

Europa

Europa

Norteamrica

Norteamrica

Norteamrica

Norteamrica

Brasil

INSUMOS DE LA FABRICACION DE PULPA

Aparte de la materia prima, es necesaria la presencia de insumos, importante para poder lograr la transformacin de la materia en principales insumos tenemos; cuyo consumo es pulpa, entre los principales insumos tenemos:

a) Reactivos qumicos; de coccin, con consumo proporcional a la materia seca (en pulpas qumicas y de procesos mixtos) p.e. NaOH Na2S, sulfitos (consumo entre 3 - 25% bms).

b) Agentes de blanqueo; para eliminar la lignina residual o agentes cromgenos de la pulpa pueden ser oxidantes: (Cloro, NaClO, ClO2, 02) o reductores (perxidos, hidrxido de calcio).c) Agentes para recuperacin de reactivos, ejemplo en el proceso al sulfato:

sulfato de sodio, cal apagada (hidrxido de calciod) Aditivos para el proceso: catalizadores de coccin, recubridores de pitch.e) Agua. Se estima que una fabrica de pulpa Kraft consume alrededor de 170 m3 por tonelada de pulpa blanqueada. Se debe evaluar la calidad del agua:

Turbidez y color ( debido a la suspensin de slidos y materia orgnica disuelta), dureza (sales de Ca y Mg que traen problemas en los intercambiadores de calor y calderos), Slice (Causa problemas en calderos).

Hierro y Magnesio (causa problemas en el color de la pulpa).

f) Energa: Elctrica o calorfica ( vapor sobrecalentado) a parte de las lneas normales de electricidad externa y uso de petrleo. Las fabricas de pulpa pueden ser autosuficientes en produccin de energa.

PRODUCCIN DE PULPA EN EL PERPrcticamente es nula la produccin de pulpa a partir de madera en el Per, siendo el nico antecedente papelera Pucallpa( regin Ucayali ) que con una capacidad instalada de 8 000 ton/ao (30 ton / da) utilizaba en un inicio madera de ctico para producir pulpa soda- azufre (Kraft modificado) blanqueada y sin blanquear; la fabria cerro en 1 982 por problemas econmicos (abastecimiento de materia prima) y tecnicos (maquinaria anticuada) entre otros.La produccin de pulpa en el Per es en la actualidad obtenida a base exclusivamente de bagazo de caa de azcar (Sacharun officinarum) existiendo 3 fabricas, aunque una de ellas paralizadas en el ao 1 990 y dedicados a la produccin de sacos o bolsas para azcar. Estas tres fabricas son administradas por sociedad Paranmonga Ltda..Cayalti (Lambayeque) 3 000 ton / ao pulpa sin blanquear ( paralizada)

Grupal o papelera Trujillo ( Santiago de Coa La Libertad) 100 000 ton / ao pulpa blanqueada, 75 000 ton / ao pulpa sin blanquear.Paramonga (Norte de Lima) 120 000 ton / ao) pulpa blanqueada.

En los tres casos el proceso utilizado es a la soda (qumica). Para 1986 (estimado) se tuvo una produccin conjunta de 75 000 ton/ao importndose para el mismo ao 40 000 ton. De pulpa de diferentes tipos; el uso de la capacitad . Instalada fue de 60% en 1981 y de 40% en 1982. Es importante tener en cuenta los precios estimndose por ejemplo, que el valor de la pulpa qumica blanqueada esta entre 480 - 500 US$ / ton. (FOB). Los fletes, segn el origen de la pulpa fueron de:

1. 40$ / tn de Chile.

2. De 80 a 160 $ / ton. de EEUU

3. De 160 $ / ton. de los pases escandinavos.

PULPAS QUIMICAS

Este tipo de pulpas tiene amplio uso para la fabricacin de papel, y se puede decir que la mayora de papel o cartn tiene una composicin parcial o total de pulpa qumica, blanqueada o sin blanquear. En este caso slo se utilizan reactivos para eliminar el factor cohesin de las fibras (disolucin de la lmina media), presentando un bajo contenido de lignina residual lo que favorece la resistencia y su facilidad de blanqueo.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

1) En general presentan alto contenido de celulosa y bajo en hemcelulosas y lignina.

2) Son fciles de blanquear y susceptibles de ser refinadas sin problemas debido al bajo contenido de lignina en la pared de la fibra.

Comunican al papel resistencia en general adems de otras caractersticas fsicas como blancura, (al usar pulpas blanqueadas)> densidad, modifica la permeabilidad, suavidad o lisura, etc.PULPAS ALCALINAS

Los procesos a la sosa y al sulfato se tratarn juntos, teniendo en cuenta que actualmente slo existen unas cuantas fbricas de pulpa a la sosa; bsicamente, todas las fbricas que comenzaron produciendo pulpa a la sosa, se han convertido en fbricas de pulpa al sulfato.

En la fabricacin de pulpa por el proceso a la sosa, se usa un licor de coccin que consiste principalmente de sosa custica. El proceso al sulfato difiere del de la sosa porque en su licor de coccin utiliza sulfuro de sodio junto con hidrxido de sodio. A la presencia del sulfuro se debe la mayor resistencia de la pulpa y la coccin ms rpida del proceso al sulfato, en comparacin con la pulpa a la sosa. A causa de esto, prcticamente todas las fbricas a la sosa han incorporado el empleo de cuando menos una pequea cantidad de sulfuro en su licor de coccin, as que, a la fecha, no hay diferencias esenciales entre los procesos a la sosa y al sulfato.

EL PROCESO AL SULFATO PREPARACIN DE LA MADERA, DIGESTIN,LAVADO El nombre de "proceso al sulfato' es, quiz, una designacin incorrecta, ya que hara pensar que en el proceso real de coccin ms bien se use sulfato y no sulfuro. El sulfato de sodio es, no obstante, el producto qumico que se repone en el proceso al sulfato, y el sulfuro de sodio es un producto de reduccin del sulfato en el hornode recuperacin, que es donde se agrega el producto qumico de reposicin.

En la figura 1 se ilustra un diagrama de flujo de la parte de preparacin de la pulpa, en el cual se muestra el flujo de pulpa y licor, desde la materia prima hasta el producto acabado. El proceso al sulfato se puede resumir en las siguientes etapas:

1. Los troncos de madera se descortezan en los descortezadores y se convierten en astillas en astilladores de varias cuchillas.2. Estas astillas se llevan, por medio de transportadores, desde los silos de almacenamiento hasta los digestores, a los cuales se alimenta la cantidad mxima de ellas, por la parte superior del digestor. Al mismo tiempo se agrega el licor de coccin. La relacin de astillas y licor se controla cuidadosamente, as como la concentracin del licor, el contenido de humedad, y otras variables.3. Las astillas de madera se cuecen, durante el tiempo prescrito, bajo las condiciones apropiadas de presin y temperatura. El tiempo usual de coccin es de unas 2 a 4 horas , a una presin aproximada de 100 a 110 lb / pul2 (7.0 a 7.7 kg /cm2). Al cocerse la madera, destilan el aguarrs y otros constituyentes voltiles, los cuales se condensan para venderse como subproductos.4. Al final de la coccin, la pulpa y el licor se "soplan" dentro del tanque de descarga. El vapor a presin en el digestor es el propulsor de esta descarga, y hace que el digestor quede limpio, listo para otra coccin. El vapor de la descarga se utiliza en calentar agua para uso de la fbrica.

5. En el tanque de descarga quedan la pulpa y el licor negro que contienen los reactivos de coccin gastados, as como la lignina y otros slidos extrados de la madera. La pulpa y el licor negro se diluyen con licor negro diluido y se bombean, pasando por los separadores de nudos, a los lavadores de pulpa sucia, en donde el licor, que contiene el residuo soluble de la coccin, se separa de la pulpa por lavado.

6. La pulpa lavada se depura entonces y se enva a la planta de blanqueo o a la fbrica de papel. Parte del licor negro de los lavadores se usa como diluyente para el licor de coccin y para la suspensin de pulpa sucia. El resto se manda a la unidad de recuperacin de la fbrica de pulpa, en donde se regeneran los productos qumicos usados en la digestin.

EVAPORACIN, COMBUSTIN, CAUSTIFICACINLa recuperacin de reactivos es una parte esencial del proceso al sulfato. Si todos los productos qumicos gastados por la coccin se mandaran al drenaje, el. Costo del proceso sera prohibitivo, y la contaminacin de las corrientes sera tan severa que impedira el empleo de estas aguas en usos agrcolas, industriales o domsticos. La recuperacin de reactivos y de calor del licor gastado al sulfato se puede resumir en las siguientes etapas. En la Fig. 9-2 se muestra un diagrama de flujo.

1. El licor negro de los lavadores de pulpa sucia, que contiene un 16% de slidos, se concentra en evaporadores de mltiple efecto hasta un 50% de slidos. Durante la evaporacin, se separa un jabn que se vende como subproducto.

2. El licor se concentra todava ms en un evaporador de contacto directo. El contenido final de slidos ser de 65% , aproximadamente.

3. El licor espeso se quema entonces en el horno de recuperacin. La lignina y otros extractos de la madera sostienen la combustin, y los reactivos de la coccin forman una masa fundida en el fondo del horno. El sulfato de sodio presente en el licor, y el que se agreg como producto qumico de reposicin, se reduce a sulfuro de sodio. El calor del horno se utiliza en la produccin de vapor sobrecalentado para los turbogeneradores de la fbrica y de vapor de proceso.4. La, fusin proveniente del horno de recuperacin se disuelve, con lo que se forma el "licor verde". Este "licor verde" contiene principalmente sulfuro de sodio, sulfato de sodio y carbonato de sodio.5. Entonces se caustifica el licor verde, convirtindose el carbonato de sodio en hidrxido de sodio, y el calcio se como carbonato de calcio. Ca(OH)2 + Na2CO3 --> CaCO3 + 2NaOH6. El carbonato de calcio formado segn la ecuacin calcina en un gran horno rotatorio para recuperar el calcio. CaCO3 --->Ca0 + CO2 7. El xido de calcio formado de acuerdo con la ecuacin se apaga con agua de lavado o con licor diluido, para proporcionar el hidrxido de calcio necesario para la caustificacin del licor verde, como se muestra en la ecuacin .Ca0 + H20 ~--> Ca(OH)2La cal de reposicin se agrega, ya sea como cal viva o carbonato de calcio.8. El hidrxido de sodio formado como se muestra en la ecuacin , se enva a los digestores como licor de completndose as el ciclo de recuperacin. Esta solucin de hidrxido de sodio ( Iicor blanco" ) contiene tambin el sulfuro de sodio de sodio originado en el horno de recuperacin.

PULPA QUIMICA AL SULFATOTambin denominada pulpa Krafl, es obtenida en medio alcalino, utilizando NaOH y Na2S, siendo el primero el principal agente deslignificante y el segundo un protector de la celulosa adems de actuar como fuente de reserva de lcali para la deslignificacin y como regulador de pH, los otros parmetros del proceso son la temperatura que puede variar entre 160 a 175 del tiempo entre 2 a 4 horas, la presin entre 6 a 9 kg/cm2 (530 a 880 kPa) pH alcalino mayor a 12 y la cantidad y concentracin de reactivos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO:

Ventajas

a) Permite obtener una pulpa de buena calidad, resistente, para fabricar una amplia gama de papeles y cartones (crudo o blanqueada).b) Puede trabajar con cualquier material lignocelulsicoc) Se obtiene pulpa en turnos cortos de 2-4 horas comparadas con las ms dc 4 horas en soda y ms de 6 en sulfito, reduciendo los ciclos de coccin, lo que se relaciona von una mayor productividad.

1. Asimismo los turnos cortos y menores temperaturas permiten un menor consumo de energa.

2. Permite la recuperacin de reactivos (a travs de la concentracin y quemado de lejas), simultneamente con una recuperacin de energa lo que a. dems disminuye la contaminacin ambiental.

3. Con la recuperacin de energa la fabricacin puede ser autosuficiente (parcial o total) en vapor y electricidad.

4. En el caso de usar maderas de conferas, hay la posibilidad de obtener subproductos tales como la trementina y talloil.

Desventajas:

a. En general son fbricas que requieren una alta inversin.a) Dan pulpas oscuras que presentan dificultades en el blanqueo posterior.b) Con conferas, la pulpa es difcil de refinar, lo que implica un mayor consumo de

energa.

REACCIONES EN EL PROCESO

Si bien lo que se busca es eliminar a travs de una serie de reacciones la lignina media, siempre existirn reacciones que ocurren con los carbohidratos y que son consideradas como no deseadas, en especial cuando reaccionan von la celulosa. Hay que agregar que en este proceso alcalino hay una aceleracin de la disolucin de la lignina debido a la presencia del sulfato de sodio> para esto el Na2S se disocia en medio acuoso de la siguiente manera.

Na2 S+ H20 NaOH + NaSH (Ion sulfhdrico o hidrosulfuro de sodio)

Reacciones con la Lignina. Hay una degradacin a travs de sus grupos fenlios, estas reacciones pueden ser:

Por sulfonacin (mercaptacin) por accin de los hidrosulfuro, Por hidrlisis alcalina con el OH (von reduccin de su peso molecular). En general se forman tolgnnas (lignina sulfonada) que son solubles y removidas de la pulpa, la solubilidad es facilitada por la reduccin del peso molecular y formacin de grupos hdrofulicos. Como Ej. Se tienen las siguientes reacciones:

Reemplazo del grupo hidrxido (1)

Lig - CH HSNa Lig SNa + H2O TioligninaTambin es presentada de la manera siguiente; OH

Lig- C-OH + NaHSLig C- SNa

H Tiolignina solubleFormacin Lignato

NaOH + Lig - OHLig = ONa+ H2 O Lignato soluble

Rotura de un xido de etileno CHLig- CH- CH+ HSNa Lig - OH- (SNa)- (OH (OH)

Adicin de sulfuro doble enlace

Lig- CH= CHR+ HSNa Lig- CH (SNa.)- CH2-R

Tambin hay formacin de gases causantes de mal olor al reaccionar con los grupos metoxilos de la. Lignina (Lig-OCH3) formndose metilmercaptano (CH3)2S entre otros.

Reacciones con los carbohidratos.- Las principales son (segn Rydholm): Hinchamiento alcalino con cambios en la pared celular, disolucin alcalina, sin degradacin qumica, conversin azcares simples y luego a cido sacarinico y otros por la respectiva hidrlisis alcalina en los enlaces B-glicosdicos, reaccin Peeling o reaccin terminal que degrada la ltima hexosa en una cadena Reaccin stopping, que es la estabilizacin de la reaccin anterior.

CARATERLSTICAS DE LA MADERA ANTES DEL PROCESO

Debe estar hmeda, mayor a 40% de preferencia, lo que facilita la penetracin de los reactivos.

a) Tamao adecuado de astillas:

b) Largo 30-40rnm.

c) Espesor 3-6 mm (tolera. hasta. 8), en pulpa al sulfito es crtico hasta3 mm.

d) Ancho 10-20 mm.

e) Adems los extractos deben ser cortados en ngulo lo que aumenta el rea transversal que es la zona con mayor velocidad de penetracin de reactivo.ESQUEMA DEL PROCESO DE FBRICACION ( DIAGRAMA DE FLUJO ESQUEMATICO)Las fbricas de pulpa al sulfato presentan el siguiente esquema para el caso de pulpas blanqueadas y sin blanquear:

a) Almacenamiento

b) Descortezado

c) Astillado

d) Coccin

e) Lavado

f) Tamizado--------------------- almacn para cruda--------------------Fbrica de papel

g) Blanqueo---------------------almacn pulpa blanqueada------------Fbrica de papel

h) Depuracin

Planta de secado de pulpa

En el caso de pulpas sin blanquear (crudas). se elimina la etapa de blanqueo. Hay que Distinguir tambin: Las Fbricas no integradas, las que fabrican exclusivamente pulpa (correspondiente al esquema anterior). Las Fbricas integradas, donde la fbrica de pulpa esta asociada en forma colindante a. una de papel (o cartn) en estos casos, desde los respectivos almacenes de pulpa (cruda o blanqueadas) es transportada, a consistencia media (10-15%), a la fabrica de papel.

Tambin en el caso de fabricas de pulpas de calidad inferior (crudas o semiblanqueadas) se puede evitar la etapa de descortezado.

Almacenamiento.- Es la zona de recepcin de la materia prima, como madera rolliza. y a veces astillas de aserraderos. Puede corresponder a un rea, lo suficientemente grande que incluya: Zona de ingreso de madera, o de control de materia prima que ingresa a la planta, los mtodos ms comunes de control son de peso hmedo de la madera (a la que luego se le descuenta agua de la madera) y cantidad de corteza (estos ltimos como factores previamente determinados).El peso se determina por diferencia de pesadas en el camin a la entrada y salida de la planta. Zona de almacenamiento de madera rolliza, con pilas de 2,5,4 m de altura y separadas por calles lo suficientemente anchas para el desplazamiento de camiones y tractores para carga y descarga, estas ltimas pueden ser facilitadas con la ayuda de las gras prticos o puentes gras.

Almacenamiento de astillas que provengan de aserraderos u otras industrias madereras. Zonas de pilas, para almacenamiento de astillas producidas en fabrica, cuando la produccin de la astilladora sobrepase la capacidad de silo de astillas (ubicada entre la astilladora y los digestores).

Descortezado. Mayormente se utilizan los sistemas mecanizados, se pueden distinguir:

a) Descortezadote corte. Cuyo elemento de corte es un tambor de cuchillas.

b) Descortezador hidrulico Los elementos de corte son chorros de agua que se inyecta a presin ( 40 a 80 Kg/cm2), pedidas de menores del 2%.

c) Descortezador d cilindros o de tambor- El principio de separacin es creado por la friccin generada entre las mismas trozas , ayudada por la superpie interna rugosa del tambor, por donde adems sale la corteza. Las trozas tienen dimetros entre 3 a 5 m, largos entre 20 a 50 m, potencia instaladas entre 30 a 500 Kw, trabajando entre 10 a 12 R.P.M.

Se distinguen:

En hmedo, con inyecciones de agua a presin facilitando el descortezado.

En seco. Son de mayor capacidad, tiene la ventaja de que la corteza puede ser quemada directamente en calderas para generar vapor. Tiene perdidas de madera entre 4 a 5 %.

Astillado.- Con el fin de reducir la madera a dimensiones adecuadas para coccin (los tamaos de las astillas fueron indicados anteriormente), facilitando la reaccin del tipo topoqumca (necesario contacto de madera en reactivos en constante movimiento). Se debe tener en cuenta el espesor de astilla es critico a partir de cierto valor (9 mm.en sulfato) ya que la velocidad de penetracin de reactivos es mayor en sentido transversal.

Esta etapa comprende:

1. Astillado propiamente dicho Clasificacin de astillas (tamices vibratorios) para separar partculas pequeas (a caldero)

2. Las astillas aceptadas

3. Las astillas sobredimensionadas.

Reastilladora: para reducir tamao de las astillas sobredimensionadas (con retorno al clasificador de astillas), luego de separar las astillas aceptadas estas pasan al silo de astillas (pila) debido a que la produccin de las astlladoras casi siempre sobrepasan la capacidad del silo.

Coccin: Es la etapa donde la madera se transforma en pulpa utilizando los digestores que son equipos de acero inoxidable y con recubrimientos aislantes (exterior) y contra la corrosin (interna); estn diseados para soportar alta presin. Se pueden diferenciar dos tipos de digestores:

Digestores discontinuos (tipo batch): tiene diferenciadas las etapas de carga, digestin y descarga, dentro de estos tenemos:

Digestor esfrico rotativo: de capacidad limitada, de 3-5 m de dimetro, de bajo uso en la actualidad debido a su baja produccin (caso de papelera Pucallpa S.A).

Digestor Vertical: estacionarios son de mayor capacidad que el anterior, alcanzando valores entre 170-225 m3 de capacidad, lo que los hace adecuadas para alcanzar grandes producciones (comparables a los discontinuos). Consta de un sistema de circulacin de licor con un intercambiador de calor, y vlvula de descarga. Al final del proceso la pulpa es evacuada, junto con el licor negro, a un tanque de soplado (blow tank) de donde posteriormente pasar a la zona de lavado.

Digestores Continuos: o de produccin continua, las 3 etapas de carga, digestin y descarga se realizan en forma simultnea. Para una facilidad de penetracin de reactivos requieren de un equipo previo, para preimpregnacin de las astillas con vapor. Puede ser:

Verticales: El ms comn es el tipo kamyr, son de gran capacidad y en forma unitaria puede tener rangos de produccin entre 200 a 900 m3 en pulpa (seca al aire)/ da .Algunos de estos digestores incluyen en la parte inferior la etapa de lavado.

Horizontales: Adaptable a materias primas no madereras.

Diferencias entre los Digestores Continuos y Discontinuos (Segn Smook). Ventajas de los Continuos: Tienen un menor requerimiento de vapor (consumen menor energa). Son ms compactos, requieren menor rea ocupada Requieren menores equipos auxiliares (p.c, tornillo alimentador de astillas, sistema de recuperacin de calor). Fcil tratamiento de los no condensables (gases) por cl flujo uniforme.

Incluye sistema de lavado (slo Kamyr) en la parte inferior.

Ventajas de los Discontinuos:

1. Adaptabilidad de la produccin.

2. Flexibilidad en las operaciones, permite una facilidad en cambio de tipo o calidad, aptitud a trabajar con conferas o latifoliadas para una misma fbrica y facilidad de arranque y parada del Digestor.3. Mayor eficiencia en la recuperacin de trementina (en conferas).4. Requiere menos costo de mantenimiento.

Sin embargo la ejecucin de uno a otro equipo esta condicionada al costo de adquisicin y operacin as como la mano de obra requerida, entre otros factores.

Lavado: Consiste en eliminar la leja negra de la pulpa para lo cual se utilizan filtros lavadores (en forma de tambores) que constan de una malla que retiene la pulpa lavada, escurriendo a travs de ella la leja negra. Para el lavado de etapa anterior (lavado en contracorriente).

Previo al lavado existe un tamiz para eliminar incocdos (astillas no desfibradas).

Tamizado: Efectuado a baja consistencia (menos del 3%) con el fin de eliminar astillas pequeitas (shives) o pequeos paquetes de fibras. Luego del tamizado se pasa al espesador (filtros similares a los lavadores) de aqu pasar al tanque de almacenamiento.

Blanqueo: Efectuada con el fin de aumentar la blancura de la pulpa hasta valores que corresponden al uso final del papel> se realiza en torres de blanqueo utilizando para el efecto blanqueadores oxidantes, que acten sobre. la lignina residual u otros componentes cromgenos.

Depuracin; Corresponde a una eliminacin de impurezas no fibrosas, en general ms pequeas, efectuadas a una consistencia muy baja (menos del 18 %), se eliminan partculas metlicas, arena y otras impurezas. Se utilizan los hidrociclones que eliminan por gravedad, dentro de un sistema de turbulencia, las partculas pesadas.

Planta de Secado de Pulpa (Para Fbricas no integradas) Es equivalente a una Fbrica de papel, y su propsito es formar una hoja continua (en mquinas tradicionales Fourdrenier de doble tela) a la que posteriormente se le elimina agua por succin, prensando y secado, esta ltima puede ser hoja transportada. en aire caliente o en el cilindro con calentamiento interno. Luego de la. hoja continua cortada a dimensiones regulares (generalmente 1000 x 1000 mm) con gramaje mayores a 500 g/m (Normal entre 700-800 g/m2). Dependiendo de el medio (200-300) son expendidas con humedades altas (20-30%) para distancia cortas, y humedades bajas (menos del l0%) para distancia mayores.

REACTIVOS PARA PULPA AL SULFATO

En general los reactivos utilizados en este proceso, sodio y sulfato, van mezclados en la leja blanca junto con otros compuestos qumicos que se hallan en menor proporcin aunque su presencia no afecta el proceso (Na2CO3, tiosulfatos). Normalmente esta leja blanca con concentracin altas de lcali activo (como Na20) mayores a l00g/l aunque esta debe ser dificultada luego durante la carga al digestor (regulado con la relacin licor/madera seca) a valores entre 25-60 g/Litro de lcali activo (normal 50 g/l como Na2O).

Eventualmente la concentracin de lai leja blanca se puede regular, para compensar prdidas con NaCl (que adems produce cloro para blanqueado), esta soda lquida viene con una concentracin entre 500-700g/l.

En reemplazo del sulfuro de sodio se puede utilizar azufre (con cierto grado de purezas), que es menos costoso que el primero, el azufre reacciona durante la digestin formada hidrosulfuros que son los que relacionan con la lignina.

VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO AL SULFATO

a) La materia prima. Influyendo la especie utilizada, tamao y cantidad de astillas, la humedad de las mismas y contenido de impurezas.

b) Leja blanca.- Incluye la cantidad de reactivos solubles que contiene.

La sulfidez en porcentaje debe ser equivalente a la usada para la coccin.c) Control del proceso. Determinada en ase a las condiciones especificas segn la materia prima a evaluar y la calidad de la pulpa deseada.

C. 1 Factor H:Que es una combinacin de los valores de tiempo y temperatura los tiempos varan entre 120-240 minutos y la temperatura entre 160 a 170 C. el factor H resulta del rea bajo la curva de variacin tiempo, temperatura, expresada en unidades relativas.

C.2 Presin: Que entre vara entre 6-8 kg/cm2 (580-880 kpa), est relacionado con la Temperatura mxima en forma proporcional para un volumen constante.

C3. Ciclo de Coccin: A travs del tiempo de subida, a temperatura mxima y de descarga (que se distinguen en digestores discontinuos).C4.Relacin Licor/Madera seca.: (Relacin ponderal peso/peso) con el fin de mantener diluidos los reactivos y favorecer su penetracin en la madera, industrialmente vara entre 3.5 /1 a 5/1.C.5.- Cantidad de reactivos: A travs de los siguientes trminos

.- lcali activo (AA).- La suma del NaOH con el Na2S. % AA = % NaOH % + % Na2S

En leja blanca se expresa en g/l con valores de 100- 120 g/l, tambin se agrega en una proporcin variable entre 14 a 24 % , segn sea la especie (como Na2O) referido a peso seco de la madera.

lcali total titulable (TTA) = % NaOH +% Na2CO3 % Na2S.lcali efectivo (EA) = NaOH + Na2S.

Actividad %AC):

AC =

AC=x 100 lcali total (AT) = %NaOH+%Na2S+%Na2CO3+%Na2SO4+%Na2S2O3 + %Na2SO3Sulfidez (S)=x 100

En algunos casos se utilizan como denominador el TTA Causticidad (C%); como la relacin: C % =

Control al Final del Proceso: Da una idea de la eficiencia de las condiciones de coccin aplicadas; se puede mencionar las siguientes:

Lignina residual en la pulpa, y con ella al grado de deslignificacin

(%) Deslignificacin = = Lig. Madera- Lig. Pulpa x 100

Lignina madera

1. ndice Kappa, mide en forma indirecta la deslignticacin, a travs de un consumo de KnlnO4, en pulpa qumica sus valores oscilan entre 15 a40.

2. ndice de cloro (N Boe) mide el consumo de cloro para blanquear la pulpa, por tanto se relaciona con la lignina residual, varia, entre 2 y 10.

3. lcali residual: (en g/lde Na20) es el lcali no consumido al final del proceso

4. pH final: debe mantenerse alcalino mayor a 10 al final del proceso.

CARGA DEL DIGESTOR

Adems de la madera (calculada como peso seco) incluye la leila de coccin cuya composicin es:

Agua de la madera = = Mh - Ms

Leja Blanca: con los siguientes datos en toneladas mtricas (TN)

AA (respecto a Ms), como Na20

Ms (TM).

Densidad en Kg/m3, como Na20

Luego leja blanca (Tn )

EMBED Equation.3 RECUPERACION DE REACTIVOS EN LA INDUSTRIA DE LA PULPAOBJETIVOS

En los procesos qumicos de obtencin de pulpa, en la actualidad es considerada la recuperacin de reactivos como una operacin importante mencionndose como principales objetivos:

1. Recuperar los reactivos inorgnicos, utilizados para la coccin, en la forma adecuada que permita nuevamente su posterior uso.

2. Recuperar energa, bajo la forma de vapor, proveniente de la energa intrnseca de la materia orgnica disuelta en las lejas negras de coccin (lejas usadas y concentradas), esta materia orgnica proviene de la madera (u otra materia prima) correspondiendo a sus partes disueltas en la coccin.3. Disminuir la contaminacin al bajar o reducir al mnimo la carga de materia orgnica en los afluentes que se vierten al exterior (a ros, lagos, y mares) as como tambin de los reactivos (reducindose en los afluentes) y como emisin de gases y/o partculas slidas en la atmosfrica Tericamente es posible desarrollar mtodos de recuperacin para todo tipo de reactivos qumicos, pero esto tiene enorme influencia del costo de recuperacin y de la efectividad de la misma. En la prctica solo se realiza recuperacin en los siguientes procesos qumicos:

1. P a la soda: concentracin quemado agregado de Na2CO3 para recuperar NaOH.

2. P. al sulfato: concentracin quemado disolucin salina -caustificacin y clarificacin.

3. P. al bisulfito de Magnesio; concentracin y quemado.

4. P. al bisulfito de Sodio: Concentracin quemado- absorcin de gases.

5. P, con alcoholes alifliticos: Por evaporacin (planta piloto)

RECUPERACIN DE REACTIVOS EN LA PULPA AL SULFATO: EVAPORACIN, COMBUSTIN, CAUSTIFICACINLa recuperacin de reactivos es una parte esencial del proceso al sulfato. Si todos los productos qumicos gastados por la coccin se mandaran al drenaje, el. Costo del proceso sera prohibitivo, y la contaminacin de las corrientes sera tan severa que impedira el empleo de estas aguas en usos agrcolas, industriales o domsticos. La recuperacin de reactivos y de calor del licor gastado al sulfato se puede resumir en las siguientes etapas. En la Fig. 9-2 se muestra un diagrama de flujo.

1. El licor negro de los lavadores de pulpa sucia, que contiene un 16% de slidos, se concentra en evaporadores de mltiple efecto hasta un 50% de slidos. Durante la evaporacin, se separa un jabn que se vende como subproducto.

2 El licor se concentra todava ms en un evaporador de contacto directo. El contenido final de slidos ser de 65% , aproximadamente.

3 El licor espeso se quema entonces en el horno de recuperacin. La lignina y otros extractos de la madera sostienen la combustin, y los reactivos de la coccin forman una masa fundida en el fondo del horno. El sulfato de sodio presente en el licor, y el que se agreg como producto qumico de reposicin, se reduce a sulfuro de sodio. El calor del horno se utiliza en la produccin de vapor sobrecalentado para los turbogeneradores de la fbrica y de vapor de proceso.

4. La, fusin proveniente del horno de recuperacin se disuelve, con lo que se forma el "licor verde". Este "licor verde" contiene principalmente sulfuro de sodio, sulfato de sodio y carbonato de sodio.5. Entonces se caustifica el licor verde, convirtindose el carbonato de sodio en hidrxido de sodio, y el calcio se como carbonato de calcio. Ca(OH)2 + Na2CO3 --> CaCO3 + 2NaOH6. El carbonato de calcio formado segn la ecuacin calcina en un gran horno rotatorio para recuperar el calcio. CaCO3 --->Ca0 + CO2 7. El xido de calcio formado de acuerdo con la ecuacin se apaga con agua de lavado o con licor diluido, para proporcionar el hidrxido de calcio necesario para la caustificacin del licor verde, como se muestra en la ecuacin .

Ca0 + H20 ~--> Ca(OH)2La cal de reposicin se agrega, ya sea como cal viva o carbonato de calcio.8. El hidrxido de sodio formado como se muestra en la ecuacin , se enva a los digestores como licor de completndose as el ciclo de recuperacin. Esta solucin de hidrxido de sodio (Iicor blanco" ) contiene tambin el sulfuro de sodio de sodio originado en el horno de recuperacin.

j

OTROS PROCESOS DE FABRICACION DE PULPA

PULPAS MECNICAS

Obtenidos utilizando un desfibradora de piedra o de discos, siendo la Separacin de las fibras efectuadas por energa, mecnica, combinando esfuerzos de compresin, descompresin y czallamiento entre otros; as mismo, por la friccin generada entre la madera (astillas) y el elemento desfibrador se generan temperaturas altas (18O~ C en promedio) efectuadas con agua caliente de entrada (40 800C) que permite plastifique la lmina meda facilitando la separacin entre las fibras.

CARACTERISTICAS:

Entre las principales estn:

Son Pulpas de bajo costo, el cual esta relacionado con el alto rendimiento (en la mayora de los casos mayor al 90%) .

Presentan alto contenido de lignina. Debido a que no ha habido disolucin de las mismas. En muchos casos tienen alta blancura (entre 5 0-60%). Tienen una composicin heterognea formada por astillas pequeitas (shives), fibras enteras, fibras cortadas, elementos finos y muclagos. Son difciles de refinar debido a la presencia de la lignina en la pared (normalmente las mecnicas de piedra no se refinan).

En general confieran baja resistencia al papel obtenido.

TIPOS DE DESFIBRADORAS1. De piedra (para madera rolliza)

2. De discos (astillas y desperdicios)

DESFIBRADOR DE PIEDRA (de 1840)

Donde el efecto de desfibrador ocurre por presin de la madera contra una superficie abrasiva, las trozas son orientadas en forma paralela al eje de la piedra de tal modo gue tericamente halla una remocin casi intacta de las fibras. El elemento desfibrador, la piedra (similar a una de esmeril) esta construida de carburo de silicio, oxido de aluminio, normal o modificado, hecha con un grano de 14 (gruesa) hasta 130 (muy fina) u/cm2 de abrasividad; la carga abrasiva por lo general de 70 mm, y presenta una rugosidad de una profundidad de 1,9 rnn (recta, en espiral o punta de diamante), con dimetros de piedra entre 1200 hasta 2300 mm y ancho entre 700 a l700 mm (que corresponde al largo de la troza). La velocidad perifrica oscila entre 20 hasta los 50 m/s con presiones especificas entre 2-4 kg/ cm2 (180-380 kpa) siendo las potencias instaladas entre 3000 a 6000 kv. El equipo Incluye sistema de inyeccin de agua (entre 40 a 650C) para transporte de pulpa y regulacin de consistencia, como lubricante en la zona de desfibrador y para mantener la temperatura de la misma (al punto de plastificacin de la lignina entre 160-1300C) y tambin para limpieza de la misma zona.

En algunos casos se utilizan como denominador el ITA. En general se obtiene pulpas, que mezcladas con otras, se utilizan para fabricar papel peridico, libros baratos, papeles sanitarios, cartones, base para estucado de revistas; el control del desfibrador se efecta a travs de la drenabilidad, y debido a la presencia de finos las pulpas tienen valores entre 55 a 80 - SR. Estos tipos de desfibradoras presentan diferentes modelos de los que se pueden mencionar1. Desfibrador de deposito de 3 prensas

2. Desfibrador de cadena

3. Desfibrador de anillo (Roberts)

4. Desfibrador de almacn hidrulico, de 2 pistones.

DESFIBRADOR DE DISCOS.Es este caso el principio de desfibrado es similar al caso anterior, aunque diferenciando que hay presin entre metal madera- metal. El elemento de desfibrado, los discos, consta de 3 secciones (que se diferencia la prefiere de disco):

1. Seccin de rotura de astillas en barra.2. Seccin intermedia

3. Seccin fina desfibradora.

La Materia prima (astillas o desperdicios) se alimenta por la parte central y avanza en sentido perifrico para que se desfibre, aunque en la mayora de los casos se requieren de dos etapas de desfibrado (o instalando 2 desfibradoras en serie) se pueden distinguir en base al diseo:

De un disco mvil y otro estacionario.

Dos discos mviles, de giro contrario sincronizado

Dos discos mviles entre dos estacionarios

De un disco mvil> vertical.

Los discos tiene dimetros que varan entre 710 hasta 1770 mm con potencias instaladas entre 4500kw (habiendo equipos en valores de hasta 13400 Kw.) en promedio tienen un consumo de energa de 1500-1600 Kw. /h/TM pulpa producida (es de 800-1300 en desfibrador de piedra con 1200- 1900 r.p.m.

Aunque este tipo de pulpa (BM1P) es de mejor calidad que la de desfibrador de piedra (menor cantidad de finos) la calidad tiende a mejorar cuando a las astillas se le somete a un tratamiento trmico previo (entre 140- 130 C) con el fin de ablandar la lignina de la lamina media lo que permite separar las fibras con menor dao, aunque siempre presentan la capa externa cubierta de lignina de la lamina, aunque la reduccin de la temperatura Vitrifica la lignina lo que permite que al continuar el desfibrador se dallan las capas internas de la pared celular; globalmente las pulpas TMP o Termomecnicas consumen mas energa (entre 1700-1800 kw! h/ Tm pulpa) por lo que se adoptan nuevos procesos de tratamiento trmico con algn reactivo qumico, NaOH o Na2303, aunque ahora el proceso entra a una denominacin de quimiomecnico (CTMP), mecanoquimico o semiqumico.

En general las pulpas mecnicas de discos (RTP Y TMPP) se utilizan para fabricar papel peridico, y las ultimas pueden llegar a conformar 100% de la composicin fibrosa del papel (con tratamiento previo de blanqueadores reductores), tambin existen otros usos reemplazados a las pulpas mecnicas de piedra y a las semiquimcas.

BLANQUEO.Es un proceso efectuado sobre la pulpa. con el fin de aumentar su blancura trminos de reflexin), bajo condiciones controladas; este aumento se logra eliminando la lignina residual y otros agentes cromgenos (con blanqueantes oxidantes) o alterando los mismos a un estado de isomera incolora (blanqueantes reductores).

Las condiciones que determinan un blanqueo efectivo son:

Lograr un aumento significativo de blancura, donde podemos diferenciar:

pulpa semiblanqueada hasta 75% en promedio

Pulpa blanqueada entre 80-90%

Pulpa muy blanqueada ms de 90% (o altamente blanqueada).

Mantener los valores de resistencia de la pulpa blanqueada dentro de un rango aceptable (generalmente la resistencia disminuye por las condiciones de blanqueo indirectamente se relaciona con el GP que no debe ser menor a 300- 400 unidades del monmero en promedio).

El blanqueo debe efectuarse bajo el termin del costo mnimo en equivalencia con la mxima blancura y mnima degradacin.

TIPOS DE BLANQUEADORESOxidantes: Aquellos que reaccionan con la lignina residual (u otro compuesto cromgeno) formando compuestos solubles los que son eliminados, por tanto implica una perdida de peso. Su accin es denominada en algunos casos como una continuacin de la coccin y son ms utilizados para pulpas qumicas. Dentro d estos blanqueadores tenemos:

1. Compuestos dorados Cloro C12,

2. Clorato (NaClO3)3. Hipoclorito (de Ca o Na)

4. Clorato (NaClO2)5. Dixido de cloro Cl026. Oxigeno

7. Perxido de hidrogeno

8. Perxido de sodio.

Reductores: Reaccionan con los grupos cromgenos transformndolos en ismeros incoloros sin llegar a eliminar lo que no implica perdida de peso. La blancura lograda con estos blanqueadores es reversible> volviendo los grupos al estado inicial por accin de la luz y con el tiempo; se utilizan mayormente para blanquear pulpas con alto contenido de lignina (mecnicas, quimiomecnicas y mecanoqumicas). Podemos mencionar a:

Hidrosulfato de sodio Na2 S2 03 Hidrosulfaaato de zinc ZnS204 Perxido (H2O y Na2 02) Bisulfito de sodioDETERMINACION DE CANTIDAD DE BLANQUEADOR

Son anlisis realizados para determinar la cantidad de agente blanqueador a requerir para lograr una blancura determinada, se basa en la evaluacin de la lignina residual en la pulpa en forma directa o indirecta.Lignina residual. - Evala en forma directa la cantidad de lignina residual presente en la pulpa, determinada por gravimetra, es poco usual para determinar cantidad de blanqueador.ndice Permanganato.- (TAPPI 214 SU 71). Se define como el volumen (cm3) de KmnO4 al 0.1 N consumida por un gramo de pulpa seca bajo condiciones determinadas de temperatura, tiempo y acidez (se evala la oxidacin en lignina).

ndice Kappa (TAPPI 236 os-75) es el volumen (cm3) de KmnO4 al 0.1 N consumidos por Kg. de pulpa seca, el resultado se corrige al 50% de KmnO4 adicionado (de igual modo mide cantidad de oxidante para la lignina).

ndice Cloro).- Mide la cantidad de cloro requerido para blanquear 100 g de pulpa seca

En general el ndice cloro es considerado igual a 0.35 L Kappa En pulpas qumicas para blanquear se prefiere que el L Kappa. sea menor a 20 (L Cloro menor a 7). Mayormente las reacciones del cloro con la lignina se basan en la incorporacin del primero en el segundo formando ligninas doradas las que son solubilizadas bajo ciertas condiciones y eliminadas por lavado:

Lig-H + C12-------------- Lig-Cl + HCI

lorolignina.

Las condiciones del blanqueo requieren de control riguroso en tiempo, temperatura, PH consistencia y aun cantidad de blanqueador ya que puede originar una degradacin de la celulosa (formando oxicelulosa), para tal caso se evala en la pulpa blanqueada: 1. ndice de cobre

2. Grado de polimerizacin

Finalmente el blanqueo y su efectividad de pueden evaluar a travs de:

1. ndice micro-kappa

2. Determinacin de blancura.OPERACIONES DE BLANQUEO

Normalmente el blanqueo es efectuado en varias etapas, cada una se diferencia en una torre respectiva, sin embargo en ciertos casos se puede efectuar el blanqueo en una sola etapa (monoetapico) donde se agrega toda la cantidad de blanqueador demandado. As mismo, existen mtodos donde una sola torre puede contener varias etapas (5 en Kamyr) aunque estas se construyen para disminuir el rea efectiva de trabajo, as como el consumo de energa y del agua, pero consume mas reactivo debido a. los tiempos cortos de desplazamiento.

En general en los procesos multietapicos se distingue;

Cloracin (C): con cloro elemental en medio cido (menos de. 2), consistencia baja (3-4%) y temperatura ambiente (20-250C) por 45-60 minutos.

Extraccin Alcalina (E): No es efectivamente una etapa de blanqueo, pero &s necesario para remover las clorolignina; se requiere 0.5-5% de NaOH (bms) a pH entre 10-20% temperatiwa45 a 950C por 1 2 horas. Hipoclorito (H): con pH entre 6-15% de consistencia con temperatura media de 400C (35-450C) por 1-2 horas.

Dixido de cloro (D); Es la etapa ms selectiva sobre la lignina, se trabaja entre 4-7 de pH (optimo 5-6) con 4-15% consistencia 11-12% a 65-700C por 3 horas. Oxigeno (0): Requiere reactor especial a alta consistencia (20-30%) con 02 aplicando a 5-6 kg/cm2, entre 90-1300C por 20-60 minutos aplicndose adems Na OH entre 3-7% (biiis). Perxido (P): Se utiliza con PH optimo de 10.5; a 35 550C (como reductor) o 70- 80 0C (como oxidante) consistencia alta de preferencia (10 20 %) por 13 horas con 0.5- 5% de H202 (bms). Siempre es la ltima etapa Hidrosulfitos (de zinc o sodio): para blanqueos de pulpas de alto rendimiento, generalmente en una sola etapa Se trabaja entre 3- 5% de consistencia con temperatura entre 45 65 0C, mayormente en 1 hora. y PH entre 4.5 6 para H. Zinc y 6- para H de sodio.PROBLEMAS:

1 Calcule la cantidad de madera rolliza. (Volumen) requerida por da, en una fabrica de pulpa qumica al sulfato que tiene un rendimiento medio de 521% al trabajar con un lcali activo de 20% y 25% de slfide. La madera utilizada tiene una densidad bsica de 450 Kg / m3 , adems, se asume que

durante el descortezado hay 5% de perdidas y de 2% durante el astillado. La produccin de la fabrica es de 120 TM / da (pulpa. sin blanquear seca). Nota: Expresar prdidas como volumen.

2. Para el problema anterior:

2.1. Cul sera el consumo real de reactivos, de NaOH y Na2S, sabiendo que la leja blanca tiene una concentracin de 250 g / l de lcali activo ( valorado como Na2 O).

2.2 cul sera la composicin del licor por coccin, si la relacin de bao ( Lc / Ms es de 4,5 / 1, la madera como astillas, tiene un 43 % humedad y la densidad de la leja blanca es de 1,25 y el nmero de cocciones, con 2 digestores, es de 4 por da en cada digestor.

3. Para un anlisis de leja de leja blanca se hizo las siguientes valoraciones:

Na2S 120 g / l (Como Na2O)

Na2S 40 g / l (Como Na2O

Na2CO3 5 g / l (Como Na2O)

Con los datos anteriores: Calcular

a) Sulfidez

b) lcali activo (todos expresados como Na2O)

c) lcali total valorable ( g / l )

d) Actividad ( %)

c) Causticidad ( %).

4) Al trabajar en pulpeo con una especie de 0,45 dedensidad bsica se requiere 18 % de lcali ( bms ) como Na2O, la produccin de la fabrica es de 200 TM de pulpa seca al aire por da ( con 10 % de humedad), el rendimiento medio es de50 % . Calcule el consumo de reactivo segn lo indicado:

Volumen de leja blanca en m3 y Tm

Kg a consumir, co0mo slidos de NOH y Na2S

Densidad de leja blanca: 1,30

5. Una fbrica integrada produce pulpa al bisulfito de magnesio (qumica) para producir papel para envoltura de grasas; la fabrica produce diariamente 2000 m3 de pulpa que se encuentra a una consistencia del 12 % (asuma una densidad de la mezcla agua / pulpa = 1) la fbrica cuenta con 4 digestores, y el ciclo de digestin comprende 40 minutos de carga, 420 minutos de coccin y 20 minutos de descarga; cada digestor tiene una capacidad de 60 TM de madera ( como astillas) con 38,338 % de humedad. Asumiendo 7que entre el patio de almacenamiento y los digestores hay una prdida en peso de 7,5 % de madera ( % respecto al total inicial).Calcular:

Cantidad de pulpa seca obtenida por da

N de cocciones por da total

Rendimiento de pulpa

Volumen de madera consumida por da ( en el patio) . Densidad bsica 0,46 Para el problema anterior que la fabrica maneja su propio bosque, cual sera el rea a Explorar (en Has) sabiendo que el IMA es de 25 m3 / Ha / ao y el rea mnima para abastecimiento si la fbrica trabaja 320 das anuales.

7. Una fbrica moderna de pulpa, reporta los siguientes datos de operacin:

lcali activo 6,8 lb por pi3 , como Na2O

Carga 7 400 lb como Na2O (activo)

Sulfidez 25 %

Actividad 85 %

Relacin de bao: 3 a 1 Calcular:

a) El hidrxido de sodio total, como xido de sodio

b) lcali efectivo

c) Causticidad

d) lcali total titulable.

PROCESO DEL PAPELEn virtud del gran nmero de tipos de papel que se producen sera muy extenso referirnos a cada uno de ellos. Sin embargo, a manera muy general, podemos decir que la manufactura de papel comprende operaciones esencialmente mecnicas, las cuales se basan en la tendencia de las fibras celulsicas en suspensin acuosa a unirse entre s cuando se secan.El proceso de la elaboracin se lleva acabo en dos grandes reas, la primera se refiere a la preparacin de pastas, mientras que la segunda atae a la formacin del papel propiamente dicha.

La secuencia de fabricacin de papel se muestra en la siguiente imagen.

5. -PREPARACIN DE PASTAS.

Esta etapa cubre operaciones tales como la recepcin y almacenamiento de materias primas, el repulpeo, limpieza y refinacin de material celulsico antes de su entrega a la mquina formadora de papel.

A) Materias Primas.

stas consisten de pulpas vrgenes de celulosa, fibras secundarias, encolantes y cargas. Las fibras vrgenes provienen del pulpeo de madera o de plantas anuales y dependiendo tanto del grado de integracin productiva (astillas, celulosa, papel y su manufactura), como del tipo de papel a manufacturar, stas se reciben ya sea como suspensin o como pliegos, los cuales pueden estar sin blanquear o blanqueados.Los pliegos de pulpas registran por lo general un contenido de humedad cercano al 10 por ciento, debido a esto, previamente debern hidratarse mediante repulpeo. Por otra parte las fibras secundarias o fibras recobradas son las que se obtendrn del reprocesamiento de cartn y papel de desperdicio. La adicin de los encolantes tiene como objetivos principales otorgar al papel propiedades permeables, aumentar su resistencia a la tensin, al doblez, a la explosin y, junto con las cargas, propiciar una superficie que sea adecuada a la escritura e impresin.Entre los encolantes ms usuales se encuentran las breas de colofina, los "almidones modificados", la carboximetilcelulosa, y, recientemente, las resinas sintticas de urea-formaldehdo o de melaminaformaldehdo.Por lo que respecta a las cargas, citaremos que stas son materias de relleno cuya funcin es la de ocluir los huecos que de manera natural se originan al momento de unirse las fibras de la celulosa en la seccin de formacin de la mquina de papel.

Dentro de las cargas ms usualmente empleadas se pueden citar a los silicatos tal como el caoln, talco y asbestinas-, el carbonato de calcio y de magnesio, el dixido de titanio, las tierras diatomceas y, entre las ms apreciadas al sulfuro de zinc y el litopn.

B) Repulpeo.

Con el reclamo de las cantidades necesarias de fibras celulsicas y su depsito en los "hidropulpers" de la fbrica, da comienzo la operacin de repulpeo.Cabe citar que esta operacin es imprescindible en papeleras cuya principal fuente de fibra es el papel recuperado o bien en aqullas no integradas a plantas de pulpa.En el repulpeo se convierte en una suspensin fibrosa o pasta a todo aquel material celulsico que se reciba en forma seca, adicionando la cantidad adecuada de agua en el hidropulper o "molino". El hidropulper es un recipiente metlico, de forma cilndrica vertical, en cuyo fondo se encuentra un rotor o rodete, acoplado por lo general a un motor elctrico. El continuo accionar de dicho rotor origina que los diferentes materiales en estado slido se abran dejando a su vez en libertad fibras de celulosa. La descarga de la pasta, se realiza a travs de una placa perforada ubicada en el fondo de hidropulper y que acta como criba al evitar el paso de partculas extraas al proceso, tal como grapas, alambres, etc.Es importante mencionar que durante la operacin de repulpeo se efecta la adicin de polvos minerales (cargas) as como un encolado interno de las fibras. Este caso particular de encolado se lleva a cabo agregando breas de colofonia, saponificadas y alumbre (sulfato doble de potasio y aluminio hidratado) como dispersante de dicha brea.

C) Limpieza o depuracin.

Aunque al momento de drenar los hidropulpers se efecta una retencin e partculas indeseables, sta no deja de ser demasiado burda y por lo tanto puede permitir que alguna de ellas llegue a daar a los refinadores o bien a la mquina de papel. Aunado a lo anterior est el hecho de que cierto tipo de papeles requieren para su comercializacin de cumplir con estndares de limpieza muy elevados. Por ende, un rea de preparacin de pastas debe contar con los dispositivos que permitan seguir procesando la suspensin obtenida en el repulpeo en forma continua.D) Refinacin.

Las fibras de celulosa tal y como sale del paso de depuracin son inapropiadas para la manufactura de papel, por lo que deben someterse a un tratamiento de modificacin supeficial. Dicha modificacin se realiza al pasar a travs de equipos denominados batidores o refinadores. Durante la refinacin, las fibras de celulosa se separan e hidratan a plenitud, se fibrilan y cortan aprovechando que ya en este paso las fibras se encuentran hinchadas por la absorcin de humedad, lo que las hace flexibles y manejables.En general, se aduce que con la refinacin la capacidad de adhesin entre fibras se incrementa, debido a la modificacin originada en su superficie. Anteriormente, la operacin en cuestin se efectuaba en una "pila holandesa", hoy en da se realiza en refinadores continuos del tipo Jordan (cnicos) o del tipo doble disco. Los ltimos presentan ms ventajas operacionales que los del tipo cnico

II. - FORMACION DEL PAPELLa mquina para elaborar el papel en forma continua, convierte una suspensin fibrosa muy diluida en una hoja seca de papel a velocidad relativamente elevada. La mquina Fourdrinier o de mesa plana consiste bsicamente de una malla sin fin, la cual se desplaza a velocidades que oscilan desde una decena de metros por minuto hasta cerca de 1,500 metros por minuto.En uno de los extremos de esta malla se deposita, en rgimen laminar, la suspensin fibrosa, que previamente se ha vuelto a refinar, depurar y diluir hasta alcanzar una consistencia cercana al 0.8 por ciento. Conforme avanza la suspensin a travs de la mquina, va perdiendo humedad, originndose simultneamente el entrelazamiento de las fibras para conformar la hoja de papel. La operacin de desaguado se efecta cuando la malla pasa sobre cajas de succin y rodillos de mesa, ubicados en la seccin de formacin de la mquina.En el extremo opuesto de la malla se obtiene una hoja de papel todava muy hmeda a 20 por ciento de consistencia (contenido de fibra en solucin) aproximadamente, por lo que a travs de un transportador de fieltro de lana, se conduce a varios juegos de prensas en donde pierde ms humedad tambin en forma mecnica.Por lo anterior, dependiendo del diseo de las prensas, la hoja s entrega a los secadores de la mquina con una consistencia entre 33 y 48 por ciento.

Por otra parte, cuando se manejan gramajes bajos de papel, como por ejemplo higinicos y faciales, se aplica un slo tambor rotatorio cuya dimensin es notablemente superior a los instalados para la deshidratacin de papeles de escritura, impresin y empaque.A fin de incrementar la capacidad evaporativa de la seccin de secado, es comn utilizar una serie de quemadores a gas, los cuales permiten insuflar aire ambiente a temperaturas altas.Otro dispositivo de uso comn para la formacin de papel es la mquina cilndrica, sta difiere de la Fourdrinier exclusivamente en la seccin de formacin de la hoja. Aqu, en lugar de una malla continua, se utiliza una serie de fieltros cilndricos los cuales giran a velocidades perifricas cercanas a los 125 metros por minuto y cuyo dimetro no es mayor a 91 cm. Cada cilindro se encuentra parcialmente sumergido en una tina a la cual se le ha hecho llegar la suspensin fibrosa diluida.

Conforme gira el cilindro, el agua es drenada a travs del fieltro, consiguindose simultneamente la formacin de una delgada tela de papel en su periferia.Al llegar a la parte superior del cilindro el pliego es separado y adherido a una lona que circula a todo lo largo de la seccin de formacin de la mquina. Un efecto similar se registra en cada uno de los dems cilindros, obtenindose al final de la operacin una hoja de elevado gramaje, la cual se integr por la adicin sucesiva de capas de fibras.

1. - DEFINICIONES DE USO EN LA INDUSTRIA

Fibras hv: Son fibras largas las obtenidas fundamentalmente de pino. Que no son sujetas de un tratamiento mecnico para la obtencin de celulosas.

Son fibras cortas aquellas obtenidas de maderas distintas a las coniferas, de estas si se ha empleado para una transformacin a celulosa en proceso mecnico. Tratndose de fibras secundarias ( desperdicios de papel) por regla general se referir a fibra corta.

Definiciones de fibras virgenes

Celulosas: material fibroso que es el principal componente de la pared celular de todas las maderas, pajas, pastos, etc.

Celulosa para disolver: es la pulpa celulsica obtenida usualmente por el proceso de sulfato(cido) con un contenido de alfa celulosa superior al 85% y con una pureza qumica tal que la hace apropiada para disolver.

Pasta: mezcla de materiales fibrosos y no fibrosos, en suspensin y solucin acuosa, en las proporciones adecuadas que se utilizan en la fabricacin de papel.

Pasta mecnica: se obtiene nicamente por un procedimiento mecnico, es decir, por molido o raspado (desfibrado) de madera previamente descortezada.

Pasta termomecnica: se obtiene en refinadores ablandando partculas de madera, despus de un tratamiento trmico de la madera con vapor a presin elevada.

Pasta qumica de madera al sulfato: se obtiene por coccin de la madera, generalmente en trozos pequeos, en disolucines fuertemente alcalinas. O sea, disolucin de sosa custica modificada. La pasta al sulfato es la ms importante hoy en da.

Pasta qumica de madera al sulfato: se utiliza en la fabricacin de productos absorbentes ( materias de relleno, paales para bebs) as como para papeles y cartones muy slidos, que necesitan una resistenciaelevada al desgarre, a la traccin y al estallido.

Pasta qumico-termomecnica o pasta semiquimica: se obtiene por un procedimiento que consta de dos partes, durante las cuales la madera, generalmente en virutas, se suaviza primero por medios qumicos enautoclaves y despus se refina mecnicamente. Esta pasta contiene gran cantidad de impurezas o materias leosas y se utiliza esencialmente para la fabricacin de papel de mediana calidad. Puedeser blanqueada o sin blanquear.

Otras pastas fibrosas distintas de la madera.

De bagazo: pasta hecha de los residuos del beneficiado de la caa de azcar con cualquier mtodo. Puede ser blanqueada o cruda.

De paja: pasta hecha de los residuos (paja) del aprovechamiento del fruto del trigo o la cebada mediante un proceso qumico.

De algodn: pasta hecha de algodn.

Definiciones de fibras secundarias

Fibras secundarias para reciclar: se determinan como tal todas aquellas fibras que ya han sido sujetas de un proceso de fabricacin a papel y que previa su recuperacin y clasificacin, son nuevamente seleccionadas para reprocesarse y fabricar papel nuevamente.

Desperdicios y desechos de papel o cartn o fibras secundarias: comprenden las raspaduras, recortes, hojas rotas, peridicos impresos, papel peridico sin impresin, y publicaciones, pruebas de imprenta y artculos similares, susceptibles de repulparse para la fabricacin de papel nuevo.

1 blanca: recorte y hojas de cuaderno y papel bond blanco sin impresin, libre de contaminantes como: papel carbn, brochez plsticos, etc.

Tarjeta tabular: tarjeta para computadora tipo cartoncillo, nueva o usada con ligera impresin, normalmente de color crema, libre de contaminantes como liga, clips, papel carbn, etc.

2 blanca: recortes y hojas de papel peridico sin impresin, libre de contaminantes como tintas, gomas, broches, plsticos, papel carbn, etc.

Archivo blanco: archivos de oficinas, seleccionando las hojas de papel bond blanco, con o sin impresin, de mquinas de escribir y tinta soluble, libre de contaminantes como goma, brochez, papel carbn, etc.Se tolera un mnimo de clips.

2 pinta: recortes y hojas de papel peridico con una ligera impresin de tinta soluble en las orillas, libres de contaminantes como goma, plsticos, etc.

Peridicos: papel peridico nuevo, usado o triturado, libre de contaminantes como gomas, plsticos, etc.

Gris n1: cartoncillo con cara blanca, con o sin impresin, libre de contaminantes como plsticos, broches, etc.

Revistas: revistas impresas, trituradas o encuadernadas, en papel peridico con o sin grapa, sin lomo de pegamento sinttico y sin contaminantes como plsticos, broches, etc.

Kraft: cajas de cartn, con o sin impresin, corrugado, nuevas o usadas, as como papel para fabricacin de stas.

Bolsa n1: sacos de papel kraft nuevas, defectuosas o usadas de alimento, completamente limpias y sin hilo, sin contaminantes como plsticos, qumicos.

Forma continua: papel blanco al sulfato o al sulfito manufacturado en formas continuas para computadoras, ligeramente entintados. Debe de estar libre de papel carbn y otros materiales extraos.

III. - TIPOS DE PAPELES

1. -PAPELES DE IMPRIMIR Y ESCRIBIR:

Papel Copia: Se utiliza para las copias de talonarios, facturas y formularios multipartes. Es igual al papel Bond en estructura. Ya que su funcin es reproducir el contenido de un original a travs de papel carbn, su gramaje es apenas de 40 o 45 g/m, en blanco y colores amarillo, azul, verde y rosado.

Papel Bond: Es el papel que normalmente se utiliza para mecanografiar, confeccionar cuadernos, libretas, blocks, papel tapiz, etc. Se fabrica en gramaje de 60g/m, en blanco y colores amarillo, azul, verde y rosado; y en gramajes de 75 g/m y 90 g/m en blanco.

Cartulina Ledger: Producto fabricado en medio xido, compuesto por una base fibrosa de pulpas qumicas blanqueadas de fibra corta y larga mezcladas con aditivos qumicos. Este grado de papel alcanza niveles de calidad ptimos en cuanto a lisura, acabado superficial, blancura, tono-color y resistencia, los cuales permiten su uso en la confeccin de productos escolares como separadores no impresos o como tapas o portadas impresas de excelente brillo y fijacin de color. se fabrica en 135 glm2.

Papel para Multgrafo: Se fabrica en 75 g/m y se utiliza para sacar copias mediante stencil o matriz.

Papel para Fotocopiadora: Se fabrica en gramaje de 75 g/m y se utiliza para obtener copias fotostticas e impresiones Lser. Es un papel especialmente exigente en cuanto a contenido de humedad, suavidad y planeidad.

Cartulina Bristol: Se fabrica en 160 y 200 g/m, y se utiliza para artculos escolares, para fabricar vasos de cartn, para construccin, etc. Se fabrica en blanco, amarillo, azul, verde, rosado y manila.

2. -PAPELES ESTUCADOS:

Papel Litho: Es un papel estucado por una sola cara, destinado a la impresin de etiquetas, portadas de discos, etc. Puede imprimirse en offset, tipografia y rotograbado. Suele llevar un tratamiento al dorso para evitar el curling o abarquillado. Su gramaje puede ser de 90 o105 g/m.

Papel Glas y Ultragloss: Son papeles estucados por ambas caras, destinados a la impresin de alta calidad de afiches, folletos publicitarios, libros, almanaques, revistas, etc. Se fabrican en gramajes que van desde 90 g/m hasta 250 g/m.

Papel Mate: Es un papel estucado con pigmentos especialmente opacos, de tal forma que produzcan un marcado contraste con impresiones brillantes. El rango de gramajes fabricados es el mismo que el de los papeles Glas. Se utiliza muy especialmente en edicin de libros de arte, memorias, almanaques, etc. Se le conoce tambin con el nombre de Dull Kote, Cameodull o Patina.

3. - PAPELES DE EMBALAJE:

Papel Multipliego (MF): Se utiliza para confeccionar sacos multicapas destinados a la industria de cemento, alimentos concentrados, harinas, azcar, etc. Se fabrica en color natural en 81 g/m.

4. -CARTULINAS INDUSTRIALES:

Cartn Satinado Reverso Peridico: Se conoce tambin como Doble Faz o Newsback. Est formado por varias capas superpuestas, de las cuales, la primera es satinada y de color blanco. La ltima, as como las internas, son de color gris. Se fabrica desde calibre 0,012" hasta 0,035". Se utiliza para confeccionar estuches rgidos de alimentos, medicamentos, cosmticos, etc.

Cartn Gris Plegable: Se utiliza para respaldo de blocks, internos de forro para encuadernacin, como protector, base para tabiques, cartn para zapatos, tubos para la industria textil, etc.

Cartn Satinado Sulfato Slido: A diferencia del Cartn Satinado Reverso Peridico, este cartn es de color blanco tanto en sus dos capas externas as como las internas. Adems, la cara frontal es satinada. Su aspecto limpio y su color blanco lo hacen particularmente ideal para estuches y empaques para alimentos.

5. - PAPELES ESPECIALES:

Papel Hilo: Es un Papel Bond offset de alta calidad y alta blancura, con una buena uniformidad al trasluz. Tiene un gofrado hilo por ambas caras y se usa sobretodo en trabajos de papelera fina. Su gramaje es de 75 g/m.

Papel Bond 25% Trapo: Es un Papel Bond que en su materia prima tiene un 25% de trapo o algodn, agregado a la fibra de celulosa. El efecto del trapo es incrementar la resistencia a los dobleces y aumentar la durabilidad. Normalmente tiene un superficie Vellum y se usa para trabajos de papelera de calidad. Adems, tiene excelente blancura y encolado. Se fabrica en 75 g/m.

Papel Imprenta: Producto fabricado en medio alcalino, compuesto por una base fibrosa que incluye en gran parte fibra mecnica reciclada y en menor proporcin pulpa qumica blanqueadora de fibra larga, mezclada con aditivos qumicos. Las caractersticas de blancura, opacidad, tono-color y encolado de este producto garantizan su uso para rotativas de alta velocidad, elaboracin de diarios, insertos publicitarios, revistas, as como material convertido en resmas y resmillas. Su gramaje es de 49g/m2.

Papel Qumico: Se trata bsicamente de un papel Bond o Copia con un recubrimiento de micropartculas que permiten reproducir el contenido de un original a una o ms copias sin el uso de papel carbn. El tipo CB se utiliza para originales (capaz de transferir la imagen a la copia), el tipo CFB para copias intermedias (capaz de recibir la imagen y a su vez transferirla a la copia siguiente) y el tipo CF para ltimas copias (capaz de recibir imagen pero no de transferirla). El tipo CB se fabrica en blanco y los tipos CFB y CF en blanco y colores amarillo, azul, verde y rosado.

Papel Carbn One Time: Papel impregnado con frmula a base de carbn para reproducir el contenido de un original a una copia. Se fabrica en gramajes de 22 y 30 g/m2.

6. - CARTULINAS ESPECIALES:

Cartulina Opalina: Es una cartulina de una sola capa, producida con materias primas de calidad. Las fibras son muy bien molidas para asegurar una excelente uniformidad al trasluz, que es una de sus distinciones. Adems, tiene alta blancura, superficie de excelente satinado y carece de impurezas. Se usa para la impresin de tarjetas de presentacin y felicitacin, y en general para cualquier producto que requiera un sustrato sin recubrir de alta calidad. Se fabrica en 200 g/m.

Cartulina Hilo: Tiene las mismas caractersticas que la Cartulina Opalina, pero con un gofrado hilo en ambas caras. Las aplicaciones tambin son las mismas. Su gramaje es de 200 g/m.

Cartulina Chromolux: Cartulina recubierta de alto brillo por una o ambas caras. El brillo de esta cartulina se logra gracias a un proceso especial en el que se utilizan cilindros con una superficie tipo espejo. Son ranurables y barnizables. Entre los usos ms comunes tenemos: empaques de productos finos, tarjetas postales, carpetas y coberturas de revistas y libros. Se fabrica en calibres comprendidos entre 8 y 12 milsimas de pulgada.BIBLIOGRAFIA

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Ing. M.Sc. Carlos Panduro Carbajal

Profesor Principal FCF-UNU

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