calidad de la fibra despues de la refinacion

1

BIO PAPPEL KRAFT S.A. DE C.V. PLANTA TIZAYUCA

ANÁLISIS DE LA CUANTIFICACIÓN DE FINOS Y FIBRILACIÓN EXTERNA Y SU IMPACTO EN LA CALIDAD

DEL PAPEL.

ELABORO:

P. Ing. Forestal Ediane Andreia Buligon

Enero 2012

2

Índice General

1 Introducción ........................................................................................ 7

2 Objetivos .............................................................................................. 8

2.1 Objetivos específicos ........................................................................................ 8

3 Revisión de la literatura ..................................................................... 9

3.1 El papel reciclado ............................................................................................... 9

3.2 Anatomía de la fibra primaria ............................................................................ 9

3.3 Anatomía de la fibra reciclada......................................................................... 12

3.4 Refinación ......................................................................................................... 14

3.4.1 Refinadores (SEMI-SETEP, 2011) .......................................................................................... 16

3.6 Hornificación .................................................................................................... 18

3.7 Disminución de la drenabilidad (Freeness) ................................................... 20

3.7.1 Contaminantes ........................................................................................................................ 20 3.7.2 Cuantidad de finos .................................................................................................................. 21

3.8 Fraccionamiento de las fibras ......................................................................... 21

3.8.1 Fraccionador industrial ............................................................................................................ 21 3.8.2 Fraccionador laboratorial ......................................................................................................... 22

4 Materiales y métodos ....................................................................... 24

4.1 Materia prima y diseño experimental ............................................................. 24

4.2 Pruebas realizadas en cada muestra .............................................................. 25

4.2.1 Determinación de la consistencia ............................................................................................ 25 4.2.2 Resistencia al drenaje – Freeness ........................................................................................... 25 4.2.3 Formación de las hojas ........................................................................................................... 26 4.2.4 Clasificación de la longitud de las fibras – BMN ....................................................................... 27

4.3 Micrografía de la superficie de la hoja ........................................................... 28

4.3.1 Mensuración de lo ancho de las fibras ..................................................................................... 29

4.4 Determinación del freeness ponderado (FP) ................................................. 29

4.5 Análisis de los datos ........................................................................................ 30

5 Resultados ......................................................................................... 31

5.1 Freeness ponderado ........................................................................................ 31

5.2 Fraccionador .................................................................................................... 32

5.3 Refinadores ...................................................................................................... 33

5.3.1 Línea 320 ................................................................................................................................ 35

3

5.3.2 Línea 400 ................................................................................................................................ 44

6 Conclusiones..................................................................................... 55

7 Sugerencias para futuros planes de trabajo ................................ 57

8 Bibliografía ........................................................................................ 59

4

Índice de Figuras

Figura 1 - Estructura de la celulosa. .............................................................................. 10

Figura 2 - Estructura simplificada de la pared celular de una fibra de celulosa. (a) la madera; (b) la sección transversal que muestra las fibras unidas; (c) la estructura de una fibra individual. ........................................................................................................ 11

Figura 3 - Esquema del origen de la fibra secundaria. (a) la basura; (b) la sección transversal del papel; (c) la superficie del papel; (d) fibra secundaria sin lamela mediana. ........................................................................................................................ 12

Figura 4 – Enlances de las fibras antes y despues de la refinacion. ............................. 14

Figura 5 – Esquema que ilustra el cambio en la estructura de la fibra de los poros resultantes de la refinación de las pulpas previamente secado. .................................... 16

Figura 6 - Representación del proceso de la fibrilación durante el refinamiento de una fibra. (a) la fibrilación externa; (b) la formación inicial de finos; (c) la fibrilación interna y hinchazón; (d) el corte y el acortamiento de la fibra. ..................................................... 17

Figura 7 – Ilustración comparativa del desarrollo de una fibra refinada de una fibra sin refinar. ........................................................................................................................... 18

Figura 8 - Esquemática de la cámara de BMC. ............................................................. 23

Figura 9 - Canadian Standart Freeness......................................................................... 26

Figura 10 – Equipo BMN con identificación de las mallas (30, 50, 100 y 200). (a) equipo BMN; (b) muestras de la clasificación de las fibras. ...................................................... 27

Figura 11 – Microscopio electrónico de barrido. (a) recubrimiento con fina capa de material conductor (oro); (b) captación de las imagines; (c) registro de las imagines. .. 28

Figura 12– Medidas de los anchos de las fibras a través del programa AutoCad. ........ 29

Figura 13 – Porcentaje de los finos en cada refinador de la línea 320. ......................... 38

Figura 14 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 10/11. (a) entrada del refinador, 445 mL; (b) salida refinador D 682, 375 mL; (c) salida refinador D 682, 305 mL. ............................................................................................... 39

Figura 15 – Micrografías (x 180) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 30/11. (a) entrada del refinador, 350 mL; (b) salida refinador D 686, 295 mL. ......................... 40

Figura 16 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 05/12. (a) entrada del refinador, 430 mL; (b) salida refinador D 682, 370 mL; (c) salida refinador D 682, 310 mL. ............................................................................................... 40

5

Figura 17 – Evaluación de la propiedad de RCT en cada refinador en línea 320. ......... 42

Figura 18 – Evaluación de la propiedad de MULLEN en cada refinador en la línea 320. ...................................................................................................................................... 42

Figura 19 – Evaluación de la propiedad de CMT en cada refinador en la línea 320. .... 43

Figura 20 – Evaluación de la propiedad de CFC en cada refinador en la línea 320. ..... 43

Figura 21 – Porcentaje de los finos en cada refinador de la línea 400. ......................... 48

Figura 22 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 10/11. (a) entrada del refinador, 343 mL; (b) salida refinador D 658, 316 mL; (c) salida refinador C 662, 275 mL. ............................................................................................... 49

Figura 23 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 30/11. (a) entrada del refinador, 290 mL; (b) salida refinador C 660, 256 mL; (c) salida refinador C 662, 237 mL. ............................................................................................... 50

Figura 24 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 05/12. (a) entrada del refinador, 350 mL; (b) salida refinador D 658, 336 mL; (c) salida refinador C 660, 264 mL. ............................................................................................... 51

Figura 25 – Evaluación de la propiedad de RCT en cada refinador de la línea de 400. 52

Figura 26 – Evaluación de la propiedad de MULLEN en cada refinador en la línea 400. ...................................................................................................................................... 53

Figura 27 – Evaluación de la propiedad de CMT en cada refinador en la línea de 400. 54

Figura 28 – Evaluación de la propiedad de CFC en cada refinador en la línea de 400. 54

6

Índice de tablas

Tabla 1 – Diseño de lo experimento realizado. .............................................................. 24

Tabla 2 – Valores de los freeness ponderado y de los freeness obtenido por el método Canadian Standard Freeness. ....................................................................................... 31

Tabla 3 – Composición fibrosa, freeness ponderado y cuantidad de largos y finos presentes en la pasta en la entrada y en las salidas del fraccionador con los respectivos freeness en orden crecente de los freeness de la entrada. ........................................... 32

Tabla 4 – Composición de la pasta fibrosa en los días de la realización de los test con BMN para las pastas de los refinadores. ....................................................................... 34

Tabla 5 – Datos de freeness, longitud de la fibra y calidad del papel muestreados en la pasta antes y después de la refinación en la línea 320 (fibra larga). ............................. 36

Tabla 6 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre freeness x finos. ............................................................... 37

Tabla 7 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre intensidad de refinación x incremento de finos. ............... 38

Tabla 8 – Ancho de las fibras en la entrada y salida de los refinadores. ....................... 41

Tabla 9 – Datos de freeness, longitud de la fibra y calidad del papel muestreados en la pasta antes y después de la refinación en la línea 400 (fibra corta). ............................. 45

Tabla 10 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre freeness x finos. ............................................................... 47

Tabla 11 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre intensidad de refinación x incremento de finos. ............... 49

Tabla 12 – Ancho de las fibras en la entrada y salida de los refinadores. ..................... 51

7

1 Introducción

La fibra secundaria en la fabricación de papel es una necesidad económica. Sin

embargo el manejo de papel desperdicio no es del todo fácil, ya que debe tomar

aspectos externos y tecnológicos que se presentan en los diferentes proceso de

impresión tanto en grandes tirajes como en productos de oficina, por lo que es

necesario asimilar y/o desarrollar tecnologías, clasificar el papel de desperdicio e

incluso tipificarla además de formar mejor el recurso humano (GALDYS et al. 2011).

El mismo autor, dijo que estas fibras ofrecen problemas para su

aprovechamiento a consecuencia de la presencia de contaminantes originados por la

naturaleza del proceso primario de obtención de la fibra virgen, por el proceso de

conversión en papel o cartón, por los químicos empleados en la impresión, por las

condiciones de uso y disposición final, por los sistemas de recolección en los

basureros y rellenos sanitarios y finalmente, por la presencia de materiales ocultos que

afectan la calidad del papel reciclado.

Estas características determinan el comportamiento de las fibras secundarias

durante su reciclado y en las aguas residuales y los desechos. La reducción en las

resistencias mecánicas y la contaminación son los principales problemas que

actualmente limitan la utilización de fibras secundarias en algunos grados de papel, ya

que por exigencias sanitarias no deben usarse. Otros tipos de papeles especiales que

se distinguen por su calidad y resistencia no permiten la presencia de fibras

secundarias (RIVERA, 2004).

Para que las fibras sean útiles en la fabricación de papel deben poder

conformarse unas con otras, produciendo una hoja uniforme de papel. Deben también

desarrollar fuertes uniones entre ellas en los puntos de contacto, en algunos casos, la

estructura fibra debe ser estable durante largos periodos de tiempo (MODOLLÓM et al.,

2008).

8

2 Objetivos

Este estudio tuvo como objetivo cuantificar la producción de finos y fibrilación

externa generadas por los refinadores de cono y de discos analizando su impacto en

las propiedades finales del papel.

2.1 Objetivos específicos

Los objetivos específicos fueron:

Clasificar, con el equipo Baeur-McNett (BMN), las fibras secundarias en sus

diferentes longitudes, con muestras antes del fraccionador y de los refinadores.

Producir hojas en laboratorio de las mismas pastas con las que fueron hechas

las pruebas de clasificación de fibras.

Relacionar las propiedades mecánicas de la hojas con la cantidad de fibras y

finos.

Avaluar la calidad de la refinación, la fibrilación, con imágenes del microscopio

electrónico de barrido.

Avaluar cuál refinador produce menos finos (BMN), más fibrilación (microscopio

barrido), cuál reduce el consumo de energía y mejora proporciona sobre las

propiedades finales del papel.

9

3 Revisión de la literatura

3.1 El papel reciclado

Las fibras secundarias, nombre con el que se conoce al papel reciclado, más

comercializadas son los corrugados, los cuales se utilizan para la fabricación de cajas

corrugadas, sacos y empaques; en segundo lugar están el papel periódico y el papel

para revistas, que son utilizados en la fabricación de papeles blanqueados y semi-

blanqueados, y, finalmente, otras categorías menores que se utilizan para la fabricación

de cartulinas, cartones y otros productos (RIVERA, 2004).

Utilizar fibra reciclada impacta directa y positivamente sobre el medio ambiente,

ya que disminuye la demanda de recursos forestales y facilita el empleo de una

fracción sólida de los residuos urbanos (papel); en el caso específico de papel para

ondular (o corrugar) se pueden manejar tecnologías más limpias, ya que este proceso

no demanda el empleo de productos químicos y sus residuos sólidos están integrados

generalmente por finos orgánicos, los cuales son relativamente poco agresivos. Esto se

suma a la posibilidad de disminuir la demanda de agua para el proceso mediante el

cierre parcial o total del circuito (SAUCEDO et al., 2011).

Las ventajas de usar papel reciclado son obvias: se talan menos árboles y se

ahorra energía. En efecto, para fabricar papel a partir de celulosa virgen se requiere

madera, agua y energía; para obtener la misma cantidad con papel usado recuperado

se necesita 100 veces menos cantidad de agua y una tercera parte de energía, y no se

consume madera de los bosques (RIVERA, 2004).

3.2 Anatomía de la fibra primaria

La celulosa o fibra, es un polisacárido linear de alto peso molecular, insoluble en

agua, probablemente el compuesto químico más abundante en el planeta. Este es el

principal componente estructural de la madera, con cadena larga y sin ramificación,

caracterizado por regiones cristalinas en gran parte de su longitud, intercaladas con

10

zonas amorfas, esas son consideradas frágiles cuando se avalúen el fenómeno de

tensión mecánica de la madera (FOELKEL, 2009). La figura 1 muestra el diseño de la

origen de la celulosa, la celulosa en grupos, individualmente, las macrofibrilas, las

microfibrillas que son propias de las cadenas de celulosa.

Figura 1 - Estructura de la celulosa. Fonte: (Zalewska, 2011).

Las fibras de celulosa están compuestas por células individuales, a su vez, se

componen de microfibrilas dispuestas en capas de diferentes espesuras y ángulos de

orientación. Las microfibrillas son a su vez formadas por grupos de fibrillas

elementales, que contienen cerca de 36 cadenas de celulosa. Las microfibrillas forma

de un drama que tiene capas superpuestas en diferentes direcciones, lo que da gran

fuerza a las paredes (COSTA, 2001).

Las fibras tienen de 10 hasta 25 micrómetros de diámetro y están compuestas

de cuatro camadas de microfibrilas las cuales son (MOKFIENSKI, 2004):

Lámela media: es una sustancia intercelular la cual está constituida

principalmente por lignina y sustancias pépticas.

11

Pared primaria (P): contiene una red organizada en forma suelta y aleatoria de

microfibrillas de celulosa embebidas en una matriz de hemicelulosas

parcialmente orientadas.

Capa secundaria (S1): las microfibrillas se orientan en una espiral con un ángulo

de aproximadamente 45º con el eje longitudinal de la célula.

Capa secundaria (S2): ocupa la mayor parte del volumen de la pared celular, en

esta parte las microfibrillas están orientadas en forma casi paralela al eje de la

fibra (18º).

Capa secundaria (S3): las microfibrillas forman una hélice plana en dirección

transversal.

Lumen: cavidad central de sección elíptica.

Las células que componen la fibra están unidas por la lámina media, compuesta

por hemicelulosa, pectinas y sobre todo la lignina (70%). El ángulo fibrilar influye en la

resistencia de la fibra y características individuales del colapso, esa es una

característica particular de la especie forestal (Figura 2).

Figura 2 - Estructura simplificada de la pared celular de una fibra de celulosa. (a) la madera; (b) la sección transversal que muestra las fibras unidas; (c) la estructura de una fibra individual.

a b

12

3.3 Anatomía de la fibra reciclada

La figura 3 muestra la fibra secundaria que también es conocida como fibra

reciclada, ella es obtenida a partir del proceso de reciclaje. Durante el proceso de

reciclaje, la fibra mantiene su estructura, aunque tiene una pérdida de calidad debido a

los cambios físicos y químicos en la superficie de la pared celular que interfieren en la

capacidad de deformación de la inter-fibrilar debido a la pérdida de las hemicelulosas

(CASTANHO; OLIVEIRA, 2000).

Figura 3 - Esquema del origen de la fibra secundaria. (a) la basura; (b) la sección transversal del papel; (c) la superficie del papel; (d) fibra secundaria sin lamela mediana.

El mayor efecto en la fibra reciclada se observa después del primer ciclo, ya que

en este punto es donde aparecen los cambios estructurales (TURRADO et al., 2008).

La fibra secundaria tiene un gran potencial para la recuperación. Las principales

consecuencias son el aumento de la resistencia al freeness, la reducción en la longitud

de fibra media, la reducción de la resistencia del papel, el aumento de la opacidad,

menos capacidad de hacer conexiones, menor capacidad de hidratación, menos

flexibilidad, menor capacidad de retener agua, la presencia de laminación interna y

reducción de la fibrilación (CASTANHO; OLIVEIRA, 2000).

a

b c

d

13

Conforme se incremente el reciclado de papel se tendrán riesgos e

inconvenientes significativos que se originan en los materiales que acompañan a la

fibra y cuya acumulación en el proceso provocan problemas diversos para la calidad

del papel fabricado con este material, la rentabilidad de la empresa y el desarrollo de

nuevos productos (RIVERA, 2004).

Las fibras no se pueden utilizar más allá de 4 a 6 ciclos. Un gran reto es tratar de

encontrar en las fibras secundarias las propiedades de las fibras vírgenes originales.

En este sentido se han logrado notables progresos, pero falta aún mucho por hacer,

particularmente en lo que respecta a destintado, separación decontaminantes,

separación de fibras largas y cortas, mejoramiento de propiedades, impacto ambiental

y comercialización (RIVERA, 2004).

La fibra reciclada disminuye proporcionalmente la resistencia de la hoja final. Sin

embargo, el factor más importante en este aspecto es la fuente del reciclado, ya que

esto determinará en la mayor parte de los casos la proporción de fibra secundaria a

incorporar en determinada calidad y clase de papel (RIVERA, 2004).

Las fibras secundarias difieren de las fibras vírgenes en que una gran proporción

del material fibroso recuperado constituye una mezcla de diversos tipos de fibras, y en

que otros materiales utilizados en las etapas de conversión y las fibras secundarias

mismas han soportado varias veces tratamientos mecánicos de secado y de

envejecimiento. Las fibras recicladas poseen en general bajas resistencias, debido a:

Hornificación producida durante el primer secado, lo que reduce la capacidad de

unión interfibrilar.

Acumulación de fibras cortadas y finos, producidos en los sucesivos repulpeos.

Refinación inadecuada de la pulpa para evitar problemas de drenado.

Acumulación de cargas (caolines, pigmentos, etc.), que aumentan el gramaje sin

contribuir a las resistencias.

Acumulación de materiales extraños (aceites, almidón seco, resina/alúmina,

tintas etc.) que recubren a las fibras interfiriendo con las uniones.

Debilitamiento de la flexibilidad de las fibras producido por los procesos a que

fueron sometidas (RIVERA, 2004).

14

3.4 Refinación

El refinamiento de la celulosa actúa abriendo las paredes de la fibra para romper

las cadenas del polímero, dejándolas abiertas, haciendo que se busquen otras cadenas

abiertas a unirse en enlaces a través de las puentes de hidrógeno. Así pues, la pared

"dañificada" de una fibra irá se unirán a otras fibras, cerrando la conexión, formando así

una red de fibras con resistencia mecánica suficiente para formar una hoja de papel

(Figura 4). Mientras, estos enlaces se rompen en presencia de un medio acuoso, es

decir, cuando el papel se expone al agua se ha roto la conexión y el papel se cae a

pedazos. Papeles resistentes a la humedad tiene aditivos químicos que impiden la

ruptura de estos vínculos (ZALEWSKA, 2011).

Figura 4 – Enlances de las fibras antes y despues de la refinacion. Fonte: (Zalewska, 2011).

Es en la operación de refinado que los cambios estructurales y físicas de la fibra

ocurren. La resistencia física, la opacidad, la porosidad, bulk, la retención de agua y

freeness son variables de trabajo considera esencial en la fabricación de papel que

15

afectará directamente tanto en el avance de la máquina de papel y el rendimiento del

producto y el desempeño uso final (ALMEIDA et al., 2006).

Con la refinación es posible comprobar en la fibra la resistencia necesaria para

soportar las tensiones puesto sobre ella durante su paso en la máquina de papel. En la

práctica, sin embargo, la refinación y posiblemente a un cierto límite a fin de no

interferir negativamente en la hoja de drenabilidade, en el cuerpo de papel y su

estabilidad dimensional. La calidad de la fibra refinada depende de las condiciones que

están sometidos durante el tratamiento de las refinerías (ALMEIDA et al., 2006).

La refinación de fibra secundaria modifica la estructura de la pared celular y de la

fibra debido a la acción abrasiva aplicada en presencia de agua; aumenta la superficie

disponible para los enlaces lo que garantiza una mayor resistencia del papel. Durante

este proceso se liberan cantidades considerables de finos, que afecta a la travesía del

agua (PALA et la., 2000). Mientras, una refinación conducida con baja intensidad puede

revertir los efectos negativos causados en la estructura de fibra durante la reciclaje,

pues la refinación se puede recuperar en cierta medida la capacidad de la hidratación

de la pared celular, aumentando el volumen de poros de la pared y accesibilidad del

agua.

Las fibras de celulosa tienen una gran superficie interna que sirven como la

hidratación y los sitios de adsorción. La superficie está estrechamente asociada con los

poros de la fibra, especialmente la fracción de los poros pequeños. Mientras, el secado

hace que el cierre de los poros entre las microfibrillas. Cuando las fibras secas son

refinadas, parte del volumen de los poros de las pastas se puede recuperar mediante el

recuperar, los cambios permanentes en la estructura de los poros puede haber

ocurrido: unos poros, que se cierran durante el secado, no se vuelven a abrir por los

niveles normales de refinación. La figura 5 es un esquema que ilustra un posible

cambio en la estructura de la fibra de los poros resultantes de la refinación de las

pulpas previamente secado (SEMI-SETEP, 2011).

16

Figura 5 – Esquema que ilustra el cambio en la estructura de la fibra de los poros resultantes de la refinación de las pulpas previamente secado. Fuente: SEMI-SETEP (2011).

3.4.1 Refinadores (SEMI-SETEP, 2011)

Desde los tiempos que surgirán las primeras compañías de papel hasta los

tiempos actuales fueran utilizadas muchas concepciones sobre las máquinas

refinadoras. Sea visando el corte intensivo de la fibra y otros refinadores evitando el

corte y objetivando solamente la hidratación de la fibra. También tentaran utilizar

máquinas para reducir el tiempo de refinación y otras para reducir el consumo de

energía. Mientras, los refinadores más difundidos en las fábricas son los refinadores de

discos y cones.

Los refinadores de conos: consisten en un cono (rotor) girando dentro de una

armazón cónica (estator) ambos poseen láminas en lo sentido axial. La distancia

entre las laminas del rotor con del estator es controlada anualmente por un

volante o automáticamente. Eso movimiento permite aumentar o disminuir la

presión sobre las fibras, culminando un mayor o menor consumo de energía

para alcanzar el grado de refinación deseado (Foto).

La relación entre la distancia de las laminas de lo rotor y estator, el consumo de

energía y el punto de operación depende de la; consistencia, velocidad, rotor, tipo de

pasta, temperatura, flujo, presión de la entrada de la pasta y grado de refinación inicial.

Los refinadores de discos: consisten en un elemento giratorio y otro estacionario.

El área de refinación es mayor en los refinadores de disco, una mayor cuantidad

de fibras puede ser tratada al mismo tiempo posibilitando mayor consumo de

energía y reducción de su consumo por tonelada.

17

3.5 Fibrilación interna y fibrilación externa

En refinación, la acción mecánica hace que algunos de los enlaces internos

entre las microfibrillas en la pared celular de la ruptura, lo que permite las fuerzas

osmóticas y entrópica para producir aumento de la hinchazón de la fibra. Este efecto de

refinación que se ha denominado fibrilación interna (SEMI-SETEP, 2011).

Entre los principales efectos del refino es la fibrilación interna, que puede

acontecer al mismo tiempo que la fibrilación externa. El principal efecto de la fibrilación

interna es el aumento de la flexibilidad y la hinchazón de las fibras, las fibras pueden

llegar a ser excesivamente enrolladas y retorcido (Figura 6.c), (TONOLO, 2006). En las primeras etapas de refinamiento (Figura 6.a), las camadas superficiales

de las fibrillas están parcialmente desgarrados (principalmente la camada primaria de la

fibra). Con la continuación de este fibrilación externa, la ruptura de las fibrillas en la

superficie de la fibra inician la formación de los finos y también como consecuencia la

pared de la fibra se vuelve más poroso, lo que permite su inflamación (Figura 6.b),

(TONOLO, 2006; SANTOS, 2005).

El acortamiento de la fibra es otro efecto atribuidos a el refino y se puede ser

evitado mediante el uso intermedios de refinación (Figura 6.d), (TONOLO, 2006).

Figura 6 - Representación del proceso de la fibrilación durante el refinamiento de una fibra. (a) la fibrilación externa; (b) la formación inicial de finos; (c) la fibrilación interna y hinchazón; (d) el corte y el acortamiento de la fibra. Fonte: TONOLI (2006).

La fibrilación internos pueden describirse generalmente como la rotura de los

enlaces cruzados entre las microfibrillas. Uno de los efectos de la refinación es la

c a b

d

18

fibrilación externa, que puede ser fácilmente observado por microscopía electrónica de

barrido. Las fibrillas agregadas a la superficie de la fibra pueden variar mucho en

tamaño y forma (Figura 7).

Figura 7 – Ilustración comparativa del desarrollo de una fibra refinada de una fibra sin refinar. Fuente: Rios (2010).

3.6 Hornificación

Hornification puede ser mejor comprendida como la pierda de la capacidad de la

fibra de absorber agua y hinchar después que el agua fue removida de la pared celular

por el proceso de secado y presión (SEMI-SETEP, 2011).

La hornificación es uno de los factores adversos que acompañan a reciclado del

papel desperdicio y merece una especial atención. Este término se refiere a las

alteraciones que sufren las capas externas de la fibra celulósica durante el proceso de

secado en la fabricación de papel y durante su exposición al medio ambiente. Aunque

la refinación provoca un delaminado interno y una apertura de la estructura de la pared

celular de las fibras, el secado invierte en gran parte este proceso, por lo que la unión

interna producida por el secado no se desintegra cuando la fibra se vuelve a

humedecer y reciclar provocando el endurecimiento y rompimiento de las fibras

(RIVERA, 2004).

19

Estos cambios inducen a diferencias en propiedades de resistencia del papel, en

comparación con el papel que se ha estructurado a partir de pulpa que no se ha secado

nunca, especialmente cuando se evalúan propiedades que están directamente

relacionadas con la hidratación e hinchamiento de la fibra celulósica. En la pared

celular externa se produce un endurecimiento que impide el completo humedecimiento

de la fibra, es decir, se pierde la capacidad de absorción de agua e hinchamiento de la

fibra y por lo tanto la flexibilidad para la estructuración del nuevo papel (TURRADO et

al., 2008).

Las fibras que nunca han secado, la refinación amplía los poros grandes de la

pared celular, mientras que sólo tiene un ligero efecto en los pequeños poros. El

secado se cierra la mayoría de los poros grandes y una cantidad sustancial de los

pequeños poros. En las fibras secas (secundarias) la refinación no sólo amplía los

poros grandes, pero también se vuelve a abrir los poros pequeños, hasta cierto punto

(es decir, la pulpa puede ser reabsorber agua). A pesar de que el volumen de los poros

de las pastas previamente secado se puede recuperar mediante el refinado, algunos

pequeños poros, que se cierran por el secado, no se vuelven a abrir por los niveles

normales de refinación. En otras palabras, la refinación no invierte completamente

hornification (SEMI-SETEP, 2011).

La probable explicación es que la unión de hidrógeno fuertes irreversible se

forma entre las microfibrillas durante el secado que no se rompe cuando la fibra se

refina. Por lo tanto, refinación, principalmente rompe y afloja macrofibrils, creando

poros de gran tamaño (SEMI-SETEP, 2011).

Secado hornifies pulpas en una medida que reduce significativamente

resistencia a la tracción, sino también mejora considerablemente la deshidratación.

Pastas secas ofrecen una combinación mucho mejor de la deshidratación y la

resistencia a la tracción de las pastas que nunca se seca. Una de las razones podría

ser que el secado se cierra una gran cantidad de pequeños poros en la pared de la

fibra que no son completamente reabierto por los niveles normales de refinación, lo que

resulta en deshidratación mejorado (SEMI-SETEP, 2011).

20

3.7 Disminución de la drenabilidad (Freeness)

La disminución de la drenabilidade (freeness) tornarse inevitable una menor

dilución de la suspensión de pasta a la entrada de la máquina de papel, lo que resulta

en la hoja de formación peor. Este factor afecta a la tasa de costo de producción, ya

que reduce la velocidad de la máquina de papel y aumenta la cantidad de energía

requerida por el proceso de secado (PALA et al., 2000).

La drenabilidad en una pulpa mecánica es dependiente de la cantidad y

características de los finos, ya que la fracción de fibras no presenta mayor resistencia

al drenaje. Debe tenerse en cuenta que una baja drenabilidad puede ser un limitante

en la formación del papel (ZANUTTINI, 2006).

El valor de freeness se correlaciona bien con el grado de fibrilación externa.

El primer problema de la resistencia de drenaje de las pastas recicladas es que

afecta a la unión entre fibras y por lo tanto la resistencia del papel. En segundo, la

formación de la hoja hace más difícil, disminuye la capacidad de ejecutar papermachine

y aumenta el consumo de energía de secado.

3.7.1 Contaminantes

Entre los principales desafíos para los fabricantes de papeles reciclados de hoy,

es la eliminación de contaminantes de todo tipo, desde la arena hasta los plásticos

colas adhesivas, y reducir los impactos negativos derivados de stickies y mejorar el uso

del agua (FALEIROS, 2009).

Los stickies causan problemas significativos para la industria y reducen la

productividad y la calidad del papel reciclado. Recicladores sufren con depósitos

orgánicos en la máquina, que provocan la creación de defectos en el papel, causando

un problema de operatividad, lo que lleva a las paradas frecuentes para la limpieza

(FALEIROS, 2009).

Las fuentes potenciales de stickies en las fábricas que utilizan papel reciclado

son; adhesivos, recubrimiento de tinta vinculante, los residuos de tinta de impresión,

21

productos químicos de destintado, resinas de madera, resinas de colofonia y colas de

resistencia a la humedad (FALEIROS, 2009).

3.7.2 Cuantidad de finos

Representa el contenido de fibras inferior a 0,074 mm de longitud y, en

consecuencia, la baja capacidad de fortalecimiento de la matriz. Los finos son muy

importantes para la unión entre las fibras. Una pasta sin finos tiene conexiones pobres

y de baja resistencia físico-mecánica. Sin embargo, un exceso de finos trae problemas

de drenaje en la zona húmeda de la máquina de papel, el drenaje en el prensado

húmedo, y contribuye a una alta densidad en la hoja de papel final (FOELKEL, 2007).

Los finos de una pulpa mecánica pueden ser generados por desprendimiento de

las capas exteriores de la fibra (lamela media, pared primaria, S1, exterior de S2).

3.8 Fraccionamiento de las fibras

3.8.1 Fraccionador industrial

Fraccionamiento de la fibra es un proceso que separa una mezcla de fibras de

celulosa en corrientes diferentes en función de algunas propiedades físicas de las

fibras, tales como la longitud o la flexibilidad. Las fibras de un tipo en particular,

entonces se puede dirigir el proceso más adecuado y el producto (GOODING; OLSON,

2001).

Alternativamente, un productor de papel con una caja de multicapa podría dirigir

las fibras más cortas a las capas superficiales para mejorar moothness de las hojas,

mientras que la colocación de las fibras más largas en el núcleo para proporcionar una

resistencia (GOODING; OLSON, 2001).

La calidad de fraccionamiento se mide teniendo en cuenta la medida en que las

fibras largas y cortas ir a sus fuentes de objetivo, es decir, que las fibras largas ir a la

22

toma de rechazo y las fibras cortas ir a la toma de aceptados. Para simplificar el

análisis, se puede medir la fracción de las fibras cortas dejando a través de la corriente

de rechazo en lugar de la fracción de las fibras cortas de ir al aceptar la corriente ya

que las corrientes de aceptar y rechazar son complementarios (GOODING; OLSON,

2001).

3.8.2 Fraccionador laboratorial

El clasificador BMC (Bauer-McNett) es el más extendido de los dispositivos de

laboratorio, y es comúnmente utilizado para evaluar el nivel de fraccionamiento

obtenidos con pantallas de presión y otros equipos de proceso (GOODING; OLSON,

2001).

El BMC opera por el paso selectivo de las fibras a través de una malla. El BMC

es un dispositivo de laboratorio que se utiliza para evaluar la distribución del tamaño de

las fibras. Se compone de una serie de cámaras, por lo general cuatro o cinco, cada

uno con una malla cada vez más pequeños. En el inicio de una prueba, una cantidad

prescrita de pasta (de acuerdo con la norma TAPPI) es puesta en la primera cámara.

Un flujo continuo de agua pasa a través de las mallas y por la serie de cámaras que

siguen. Fibras más pequeñas son transportadas por el flujo a través de la malla para la

cámara siguiente. Al final del período de prueba el flujo se detiene, drenase las

cámaras, y se mide la masa en cada filtro. Así, una pulpa con fibras más pequeñas

quedaran en las cámaras con el tamaño de malla menor (GOODING; OLSON, 2001).

La Figura 8 a presenta como es el movimiento del flujo dentro del BMN, el flujo

es circulatorio que es impulsado (a la derecha) por el rotor de la derecha. Parte del flujo

circulatorio se separa y pasa a través de la malla en la parte inferior reteñido las fibras

mayores que la abertura de la malla dejando pasar las fibras menores.

23

Figura 8 - Esquemática de la cámara de BMC. Fonte: Gooding; Olson (2001).

El porcentaje retenido como fracción +30 es tomado a veces como indicativo del

contenido de fibras enteras. La fracción siguiente 30/50 está integrada por fibras de

menor longitud. La fracción media (50/100) contiene elementos fibrilares y no fibrilares

incluyendo entre otras cosas, trozos de fibras y cintas. Las fracciones 100/200 y - 200

están integrados por finos (ZANUTTINI, 2006).

24

4 Materiales y métodos

4.1 Materia prima y diseño experimental

La materia prima utilizada para la determinación de los finos fue la pulpa de la

entrada del fraccionador y la de sus salidas; fibra corta (aceptado) y fibra larga

(rechazo).

También fueron retiradas muestras de la línea de refinadores de fibra corta (línea

320) y fibra larga (línea 400). Normalmente, estaban en uso dos de los tres refinadores

en cada línea donde los mismos están dispuestos en serie. Así, en cada línea, fueran

retiradas muestras de la entrada del primer refinador en uso y de la salida del mismo,

para la entrada del segundo refinador fue considerado la pulpa de la salida del primer

refinador, y otra muestra de la salida del segundo refinador, el total fueran tres

muestras en cada línea.

En la tabla 1 están representados los equipos donde fueran sacadas las

muestras, el local de retiro de la pulpa, el numero de muestras realizadas diariamente y

al final del experimento y también, las pruebas que fueron realizadas en cada muestra.

Tabla 1 – Diseño de lo experimento realizado.

Equipo Local de retiro

de las muestras1

Número de muestras

diarias

Total de muestras realizadas

Probas realizadas en cada muestra2

Fraccionador Entrada 1

17 - Freeness

- BMN

- Hojas: RCT CMT CFC MULLEN

Aceptado 1 Rechazo 1

Refinador

Líne

a

320

Disco # 682 1 16 Disco # 686 1 18 Conos # 684 1 1

Líne

a 40

0

Disco # 658 1 17 Conos # 660 1 12 Conos # 662 1 12

1 Por día fueron hechas muestras del fraccionador o del refinador. Por dia eran utilizados uno o dos refinadores por línea. 2 En que: BMN: Bauer-McNett; RCT (Ring Crush); CMT (compresión plana de la muestra corrugada); CFC (compresión del borde de la muestra corrugada); MULLEN (factor de explosión).

25

4.2 Pruebas realizadas en cada muestra

4.2.1 Determinación de la consistencia

La consistencia, concentración de fibra seca contenida en la pasta, fue

determinada de acuerdo con la norma TAPPI “T 240 om-93”. A partir de los valores de

la consistencia determino la cuantidad (gramos) de pasta para el test del freeness, para

el test de fraccionamiento de la fibra (BMN) y para formación de la hoja.

4.2.2 Resistencia al drenaje – Freeness

Freeness es la capacidad de drenado de la suspensión fibrosa para mantener el

control adecuado de la manufactura del papel. Nos indica el nivel de tratamiento

mecánico aplicado. Los valores de freeness de cada muestra fueran determinados

sobre la orientación de la norma TAPPI “T 227 om-99” en el equipo Canadian Standart

Freeness (Figura x), la unidad de medida es mililitros (mL).

Canadian Standart Freeness (Figura 9) es una aparato que consiste en una

cámara de drenado y embudo receptor con dos orificios, uno vertical y uno lateral para

medición, montado en un soporte adecuado. La cámara de drenado es un cilindro de

bronce, la cual en el fondo se encuentra perforada muy finamente y con una tapa para

cerrarla. Sujeta al soporte del equipo, otra similar con válvula de aire en el centro para

permitir el vacio en la cámara (BIO PAPPEL, 2010).

26

Figura 9 - Canadian Standart Freeness.

4.2.3 Formación de las hojas

Fueron confeccionadas hojas para todas las muestras tomadas, o sea, de las

muestras del fraccionador y de las muestras del refinador. Para la formación de las

hojas fue adoptada la norma TAPPI “T 205 sp-95”.

En Cuanto la cualidad física de la hoja fueron realizadas las siguientes pruebas:

a) RCT (Ring Crush) - cm lb/6’’: es la resistencia a la compresión de canto del

papel, determinada de acuerdo con la norma TAPPI “T 402 sp-03”.

b) CMT (compresión plana de la muestra corrugada) – lb/10 flautas: es una proba

para medir la rigidez en las flautas del papel corrugado. El método para

determinación del CMT está de acuerdo a la norma TAPPI “T 809 om-09”.

c) CFC (compresión del borde de la muestra corrugada) – lb/6’’: es una proba para

medir la resistencia a la compresión de una tira corrugada. La determinación del

CFC está fundamentado de acuerdo con a la norma TAPPI “T 824 om-02”.

a) MULLEN (Factor de explosión) – lb/puleg2: es una proba para medir la

resistencia a la explosión en el papel. Esta proba fue determinada de acuerdo a

la norma TAPPI “T 807 om-03”.

27

4.2.4 Clasificación de la longitud de las fibras – BMN

La metodología adoptada para realización del test con el fraccionador BMN fue

la TAPPI 233 cm-95. BMN clasificó la pasta por longitud de las fibras, se obtienen

(según el juego de telas empleado) 5 fracciones cuantificándose la proporción (%)

retenida en cada una de ellas y calculándose por diferencia la proporción de la fracción

menor (finos). Las telas usadas fueron la malla de 30 con una abertura de 0.595 mm, la

malla de 50 cuya abertura es de 0.297 mm, la malla de 100 con abertura de 0.149 mm

y la malla de 200 formada por aberturas de 0.074 mm (Figura 10).

Figura 10 – Equipo BMN con identificación de las mallas (30, 50, 100 y 200). (a) equipo BMN; (b) muestras de la clasificación de las fibras.

a

b

28

4.3 Micrografía de la superficie de la hoja

Para evaluación de lo efecto de la refinación fueron tomadas fotos de la

superficie de la hoja formadas en laboratorio en los días 10/11, 30/11 y 05/12 tanto

para la línea de 320 como para la línea de 400 de los refinadores en uso en estos días

(de discos y/o de cono). Las imágenes fueron sacadas con el uso de uno Microscopio

Electrónico de Barrido (MEB).

Las imágenes con microscopio del Barrido fueran realizadas en el Área

Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales de la Universidad Autónoma do

Estado de Hidalgo (UAEH) sobre la orientación del Doctor Juan Hernández (Figura

11).

Figura 11 – Microscopio electrónico de barrido. (a) recubrimiento con fina capa de material conductor (oro); (b) captación de las imagines; (c) registro de las imagines.

Las fotos fueran tomadas con los aumentos de 75, 180 y 200 veces, en algunas

imágenes fueran tomadas con aproximación de 900 veces apenas mejor visualización

de la pared de la fibra. Las muestras (1 cm x 1 cm) fueron preparadas a través del

recubrimiento con una fina capa de material conductor, cómo oro, y después el análisis

en el microscopio.

a

b c

29

4.3.1 Mensuración de lo ancho de las fibras

Con uso de las fotos obtenidas a través del microscopio de barrido fue posible

mensurar las fibras cuanto su ancho con auxilio del programa AutoCad (Figura 12). En

cada foto de cada refinador fueran tomadas, aproximadamente, 20 medidas de ancho.

Con los dados de ancho se puede determinar si las fibras sufrieron achatamiento

durante el proceso de refinación (alargamiento de los anchos).

No fue posible realizar las medidas de longitud de las fibras, pues las fibras

estaban entrelazadas unas a las otras lo que imposibilito la mensuración.

Figura 12– Medidas de los anchos de las fibras a través del programa AutoCad.

4.4 Determinación del freeness ponderado (FP)

A partir de las medianas del freeness inicial de las materias primas que

abastecen la planta (desfibrados) fue posible hacer el cálculo de la mediana ponderada

a través de la ecuación:

30

n

nn

FFFxFxFxFFP

....

....

21

2211

Donde:

FP = Freeness Ponderado.

F = Promedio de freeness da fibra utilizada en la composición.

x = Porcentaje de fibra utilizada en la composición fibrosa.

4.5 Análisis de los datos

Los valores obtenidos fueron organizados en tablas, algunos resultados fueron

apenas comparados, en cuanto con los otros se realizo un análisis estadístico

interpretado en el software StatgraphicsPlus. Para verificar la relación entre algunos

grupos de datos, fue necesario el uso de un análisis de regresión linear simple para

intervalos de confianza de 95%.

31

5 Resultados

5.1 Freeness ponderado

En la tabla 2 están expuestos las composición de materia prima con el

correspondiente al freeness ponderado y del freeness de la pulpa de la entrada del

fraccionador, determinado en lo equipo Canadian.

Tabla 2 – Valores de los freeness ponderado y de los freeness obtenido por el método Canadian Standard Freeness.

Fecha

Composicion Fibrosa (%)

Freeness Ponderado

Freeness (CSF)*

Fibra Larga1 Fibra Média2 Fibra Corta

OCC “A”

DKL “A”

Frontera "A"

Frontera "N"

OCC Hoja

OCC Compactado

DKL “N”

Fibra corta

(caple)

Oct

. 26 15 40 15 25 5 442 427 27 15 35 30 15 5 448 458 31 25 25 35 10 5 466 392

Nov

iem

bre

01 40 50 10 453 441 02 15 50 15 15 5 462 461 04 10 40 30 20 438 366 08 25 25 30 15 5 485 466 10 20 20 25 20 15 480 466 11 25 25 35 10 5 489 436 14 20 25 45 10 433 455 15 10 30 20 20 20 417 430 16 10 10 20 30 20 10 466 431 17 10 10 20 30 20 10 441 442 22 10 35 30 25 421 418 23 20 55 25 410 418 24 20 30 35 15 446 390 25 10 30 30 20 10 420 380 28 80 20 406 340 29 80 20 406 385

Dic

iem

bre

02 15 20 44 10 440 446 05 30 10 20 30 10 487 415 06 30 10 20 30 10 487 515 13 10 20 35 20 15 422 407 14 10 20 35 20 15 422 474 15 10 20 35 20 15 424 463 16 10 20 35 20 15 422 337 19 30 15 40 10 5 456 417

1, 2 A = Americano; N = Nacional; CSF = Canadian Standart Freeness (mL).

32

A partir de los promedios de los freeness de cada materia prima que abastece la

planta fue posible hacer el cálculo de la mediana ponderada, o sea, la determinación

del valor de los freeness de la composición (%) que está alimentando el molino.

Con los dados de lo FP se puede saber cuál será el freeness aproximado de la

pasta que entrara por el fraccionador, sin embargo, no fueron considerados los finos de

la agua de Cloudy presentes en la pasta que irá bajar los valores de freeness debido la

presencia de los finos.

Para una mayor precisión del método de la determinación del FP sería necesario

un mayor número de repeticiones de los desfibrados para cada tipo de fibra obteniendo

un promedio más preciso, ya que el freeness inicial dentro del mismo tipo de fibra

puede ser muy variable.

5.2 Fraccionador

En la tabla 3 están a presentadas las análisis de clasificación de las fibras

hechas durante el periodo no irregular de 22 de noviembre hasta día 17 de diciembre.

Tabla 3 – Composición fibrosa, freeness ponderado y cuantidad de largos y finos presentes en la pasta en la entrada y en las salidas del fraccionador con los respectivos freeness en orden crecente de los freeness de la entrada.

Fecha

Composicion fibrosa

FP1

Fraccionador Entrada Aceptado Rechazo

Larga Corta Free.2 Largos (%)

Finos (%) Free. Largos

(%) Finos

(%) Free. Largos (%)

Finos (%)

16/12 30 70 422 337 42.2 18.9 132 27.0 32.2 578 50.0 11.1 28/11 100 406 340 47.1 13.6 280 38.0 25.2 420 48.4 16.6 25/11 40 60 420 380 43.3 17.5 310 38.6 23.8 430 45.9 18.9 24/11 50 50 446 390 41.0 25.3 350 37.4 26.3 490 42.0 26.0 13/12 30 70 422 407 51.0 10.4 288 30.1 33.2 517 49.5 17.4 17/12 45 55 456 417 46.5 18.1 386 45.5 15.9 472 51.1 13.7 22/11 45 55 421 418 46.8 15.6 319 31.7 36.5 478 49.9 13.1 23/11 20 80 410 418 43.8 19.8 320 35.6 29.2 486 44.7 23.0 15/12 30 70 424 463 44.7 14.7 268 26.7 35.9 570 52.7 10.9 14/12 30 70 422 474 44.9 20.0 322 40.2 20.3 559 50.5 14.3

1, 2 FP = Freeness Ponderado; Free. = Freeness.

33

En las primeras columnas de la tabla están a presentadas la composición

fibrosa, larga y corta, utilizada en lo día que fueran tomadas las muestras. En la

columna siguiente están los freeness ponderados, o sea, aquellos calculados a partir

de los valores promedios de freeness de los diferentes tipos de fibras y con base en la

porcentaje de fibra utilizada. En las demás columnas están los valores de freeness de

la entrada de fraccionador (CSF) y la porcentaje de fibras largas y finos que entraran

con la pasta en lo fraccionador y la cuantidad que salieran a través de lo aceptado y

rechazo.

La composición fibrosa fue separada en dos categorías, en larga compuesta por

las fibras de OCC y DKL “A”, Frontera “A” y “N” y OCC de hoja, ya que la fibra corta

esta compostas por las fibras OCC compactado, DKL “N” y Caple.

Analizando los datos de la entrada de la pulpa del fraccionador con sus salidas

de aceptado y rechazo, no fue posible encontrar relación significativa entre el freeness

con los finos, o sea, para un freeness bajo una cuantidad de finos mayor que los

freeness más altos. Por ejemplo, en la fecha 16/12 el freeness de aceptados fue de 132

con una porcentaje de finos de 32.2 y en la fecha 15/12 para un freeness de 268 fue

determinado 35.9% de finos. Esa tendencia es identificada también para el porcentaje

de largos, o sea, cuanto más largos, teóricamente, mayor debería ser el freeness.

Ocurrió también que los freeness y el porcentaje de finos y largos son

dependientes de la abertura de las válvulas de rechazo y aceptado, cuando estas son

ligeramente cerradas hay una mayor presión de la pasta dentro del fraccionador

haciendo con que la pasta tenga más tiempo de contacto con la canasta fraccionando

más las fibras en largos y cortos.

Las canastas cuanto más usadas, fraccionan más las fibras, eso puede ser

observado en las fechas 13/12, 14/12, 15/12 y 16/12.

5.3 Refinadores

El sistema de refinación en la planta Tizayuca está organizado en serie, o sea, la

pasta al pasar por el primero refinador (discos o platos) es conducido para el segundo

refinador (discos o platos). Normalmente, en el proceso de refinación son usados

apenas dos refinadores.

34

En la tabla 4 están representadas las composiciones utilizadas en los días en

que fueran realizados los tests de BMC para clasificación de la longitud de las fibras

que pasaran por los refinadores. Los valores de esa tabla será utilizada en las próximas

tablas; 5 y 9.

Tabla 4 – Composición de la pasta fibrosa en los días de la realización de los test con BMN para las pastas de los refinadores.

FECHA

COMPOSICIÓN FIBROSA

FIBRA LARGA (%) FIBRA MEDIA (%) FIBRA CORTA (%)

OCC “A” DKL “A” Frontera "A"

Frontera "N"

OCC Hoja

OCC Compactad

o DKL “N”

Fibra corta

(Caple) 26/10 40 15 25 5 27/10 15 35 30 15 5 31/10 25 25 35 10 5 01/11 40 50 10 02/11 15 50 15 15 5 04/11 10 40 30 20 07/11 10 70 20 08/11 25 25 30 15 5 10/11 20 20 25 20 15 11/11 25 25 35 10 5 14/11 20 25 45 10 15/11 10 30 20 20 20 16/11 10 10 20 30 20 10 2/12 15 20 55 10 5/12 30 10 20 30 10 6/12 30 10 20 30 10

20/12 20 70 10

La pasta celulósica que llega al fraccionador es dividida en dos líneas, la línea

320 (toneladas por día - TPD) que esta compuesta por fibra larga y la línea 400 (TPD)

que esta compuesta por las fibras cortas.

Antes de alimentar los refinadores la pasta de la línea 320 pasa por las prensas

para la eliminación de impurezas y la pasta de la línea 400 pasa por un filtro rotatorio

para después ser enviada para los refinadores.

Los resultados serán presentados separadamente para las dos líneas de

refinación. Primeramente, serán expuestos y explicados los resultados obtenidos en la

línea 320.

35

5.3.1 Línea 320

En la tabla 5 están el resumen de los datos obtenidos durante la realización de

los test, siendo que la composición fibrosa para cada fecha están representadas en la

tabla 4, titulo 5.2.

36

Tabla 5 – Datos de freeness, longitud de la fibra y calidad del papel muestreados en la pasta antes y después de la refinación en la línea 320 (fibra larga).

LÍNEA 320 (FIBRA LARGA)

FEC

HA

REFINACIÓN CLASIFICACION BAUER McNETT (%) FACTOR DE RESITENCIA A HOJAS FORMADAS Intensidad de

refinación (ws/m)

FREENES (mL) Entrada D 682

Salida D 682 y/o

Entrada D 686 Salida D 686 Entrada D 682

Salida D 682 y/o

Entrada D 686 Salida D 686

D1 682 D 686 Entrada D 682

Salida D 682 y/o

Entrada D 686

Salida D 686

Largos (#30) Finos Largos

(#30) Finos Largos (#30) Finos

RCTcm

lb/6” MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

RCT cm

lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CF Lb/ 6”

RCT cm

lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

26/10 0.47 1.43 440 380 285 38.6 28.0 48.3 11.7 45.2 13.6 0.16 0.16 0.08 0.16 0.22 0.19 0.12 0.24 0.27 0.24 0.16 0.32 27/10 0.40 1.30 432 374 324 51.1 13.1 39.6 26.9 40.6 22.5 0.17 0.18 0.10 0.19 0.21 0.20 0.12 0.20 0.23 0.21 0.15 0.22 31/10 0.72 - 450 370 - 41.6 24.5 39.5 25.0 - - 0.17 0.14 0.10 0.18 0.19 0.20 0.11 0.20 - - - - 01/11 0.58 1.75 430 340 280 39.9 26.8 36.3 31.8 37.9 25.9 0.17 0.20 0.09 0.20 0.20 0.23 0.15 0.23 0.24 0.18 0.26 0.28

02/11 0.72 2.09 440 350 270 41.5 23.0 51.6 6.4 43.4 16.2 0.12 0.20 0.09 0.20 0.20 0.27 0.14 0.25 0.21 0.28 0.19 0.18

04/11 0.59 1.77 425 350 270 37.6 29.2 39.0 26.1 42.1 19.3 0.16 0.18 0.12 0.19 0.19 0.20 0.16 0.25 0.19 0.23 0.14 0.23 07/11 0.40 1.20 440 395 338 40.4 24.4 41.1 24.9 42.7 20.7 0.13 0.14 0.09 0.14 0.17 0.16 0.12 0.18 0.19 0.21 0.12 0.22

08/11 0.41 1.20 460 393 342 47.0 16.0 48.5 13.3 45.9 17.8 0.15 0.15 0.09 0.17 0.17 0.14 0.11 0.19 0.15 0.17 0.12 0.22

10/11 0.53 1.57 445 375 305 50.7 11.0 50.0 11.3 48.1 13.8 0.17 0.14 0.09 0.18 0.20 0.20 0.11 0.21 0.21 0.25 0.13 0.23

11/11 0.41 1.20 440 380 350 40.3 24.9 44.3 21.5 39.6 27.2 0.16 0.16 0.11 0.17 0.17 0.17 0.11 0.16 0.19 0.17 0.12 0.20

14/11 0.54 - 440 400 - 40.7 26.5 41.1 24.3 - - 0.14 0.14 0.08 0.11 0.19 0.14 0.12 0.21 - - - -

15/11 0.64 - 410 320 - 43.1 19.8 43.7 19.2 - - 0.18 0.18 0.13 0.19 0.20 0.21 0.12 0.22 - - - - 16/11 0.54 1.57 400 325 290 46.0 15.8 39.4 26.0 41.4 23.5 0.15 0.14 0.13 0.19 0.16 0.16 0.11 0.18 0.21 0.24 0.18 0.23

17/11 - 2.11 - 402 320 - - 42.3 24.0 41.1 22.46 - - - - 0.15 0.15 0.1 0.15 0.22 0.19 0.14 0.19

18/11 - 2.11 - 420 330 - - 42.0 25.9 37.9 29 - - - - 0.16 0.16 0.08 0.14 0.18 0.21 0.16 0.2

29/11 - 1.43 - 380 280 - - 43.6 19.4 39.7 25.8 - - - - 0.18 0.25 0.11 0.23 0.15 0.21 0.15 0.19 30/11 - 2.18 - 350 295 - - 38.7 25.6 38.1 26.1 - - - - 0.15 0.2 0.11 0.18 0.22 0.25 0.15 0.25

2/12 0.61 1.88 400 340 250 37.6 31.1 39.0 24.4 39.5 23.8 0.17 0.19 0.13 0.18 0.19 0.25 0.13 0.23 0.2 0.29 0.11 0.23

5/12 0.69 2.09 430 370 310 44.2 20.1 41.7 22.5 41.2 22.2 0.17 0.17 0.11 0.23 0.19 0.22 0.12 0.23 0.2 0.26 0.12 0.26

6/12 0.59 1.70 485 432 358 44.4 20.9 42.6 22.4 44.8 18.2 0.16 0.15 0.1 0.19 0.19 0.18 0.14 0.22 0.21 0.23 0.17 0.27

20/12 - 1.88 356 304 255 38.37 27.0 42.9 20.6 36.2 30.45 0.15 0.15 0.09 0.15 0.17 0.21 0.09 0.22 0.2 0.22 0.17 0.22 1 D = Refinador de Disco. 2 Fecha 20/12 la entrada fue el refinador disco 684 pasando por el refinador disco 686.

37

Los resultados de freeness por clasificación de la longitud de las fibras (finos),

producción de finos, fibrilación y de los factores de resistencia a hojas formadas serán

exhibidos en tópicos.

Freeness

La medida que la pasta fue refinada ocurrió una reducción de valor del freeness.

Teóricamente, esto es resultado de la fibrilación externa y de la producción de finos.

Sin embargo, haciendo una análisis estadístico (análisis de regresión lineal

simple) entre freeness por lo porcentaje de finos no fue encontrada relación significativa

al nivel de confianza de 95% para los refinadores de la línea 320, o sea, no existe una

relación entre cuanto menor el valor de freeness mayor seria la cuantidad de finos. Los

valores del análisis estadístico pueden ser vistos en la tabla 6.

Tabla 6 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre freeness x finos.

LÍNEA 320 (FIBRAS LARGAS) Freeness x Finos

Muestras #1 Valor – P2 R2(3)

Entrada D 682 15 0.5533 2.75 Entrada D 686 20 0.8799 0.12 Salida D 682 15 0.6532 1.48 Salida D 686 17 0.6867 1.04

1 # = número de observaciones. 2 Puesto que el valor-P en la tabla ANOVA es mayor o igual a 0.05, no hay una relación estadísticamente significativa entre freeness y finos con un nivel de confianza del 95.0% ó más. 3 El valor estadístico de R-Cuadrada (R2) indica cuanto el modelo ajustado explica la variabilidad en freeness, valores más próximos de 100 son los modelos más precisos.

Producción de finos

En la figura 13 esta una comparación del porcentaje de finos que son producidos

a la medida que la pasta pasó por los diferentes refinadores. Sin embargo, es posible

38

observar que en la mayoría de los casos (fechas) el porcentaje de finos tiene un

decrecimiento al pasar por los refinadores contrastando con el freeness bajo.

05

101520253035

Fino

s (%

)

Fecha de los análisis

Porcentaje de finos al pasar por los refinadores

Entrada D 682 Salida D 682/Entrada D 686 Salida D 686

Figura 13 – Porcentaje de los finos en cada refinador de la línea 320.

Para encontrar una explicación para los valores variables de finos al pasar por

los refinadores, fueran hechos análisis estadísticos relacionando con la intensidad de

refinación1 por el porcentual de la diferencia de finos de la entrada y de la salida de

cada refinador, y tampoco fueron encontrados relaciones entre estas dos variables

(Tabla 7).

Tabla 7 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre intensidad de refinación x incremento de finos.

LÍNEA 320 (FIBRAS LARGAS) Intensidad de refinación x Finos


Entrada D 682 15 0.4251 4.6 Entrada D 686 17 0.8275 0.3


1 Intensidad de refinación es una variable que nos indica que tan burda o gentilmente estamos aplicando energía a la pasta

39

Fibrilación externa

Para evaluar la fibrilación externa de las fibras al pasar por los refinadores fueron

usadas imágenes obtenidas con el microscopio de barrido y se tomaron medidas del

ancho de las fibras.

En la figura 14 se encuentran las imágenes de la secuencia de refinación

obtenidas el día 10/11.

Figura 14 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 10/11. (a) entrada del refinador, 445 mL; (b) salida refinador D 682, 375 mL; (c) salida refinador D 682, 305 mL.

Analizando las imagines se nota una mayor fibrilación (círculos negros) en lo

refinador D 682 en el cual se utilizo una intensidad de refinación de 1.57 ws/m. En lo

refinador D 682 fue aplicada una intensidad de refinación de 0.53 ws/m, donde casi no

se observan variaciones en la estructura de la fibra. En esa fecha fue posible observar

un aumento en la producción de finos.

En la fecha 30/11 fue utilizado apenas un refinador con una intensidad de

refinación de 2.18 ws/m para el refinador D 686, en algunos puntos de la imagen es

posible encontrar fibrilación (circulo negro). En la análisis de BMN la diferencia entre lo

porcentual de finos en la entrada del refinador con lo porcentaje de finos en la salida

fue negativa (-1,51%), figura 15.

a b c

40

Figura 15 – Micrografías (x 180) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 30/11. (a) entrada del refinador, 350 mL; (b) salida refinador D 686, 295 mL.

En la fecha 05/12 fueron utilizados dos refinadores. En el refinador D 682 (Figura

16.b), el refinador de entrada, fue utilizada una intensidad de refinación de 0.69 ws/m,

la producción de finos fue positiva (2.3%) es posible encontrar algunos puntos de

fibrilación. Sin embargo, cuando la imagen del refinador D 682 se analizo fue más

fibrilada, mientras que la producción finos fue negativa (-0.2).

Figura 16 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 320 en lo día 05/12. (a) entrada del refinador, 430 mL; (b) salida refinador D 682, 370 mL; (c) salida refinador D 682, 310 mL.

Para poder analizar mejor la refinación fueran hechas las medidas de los anchos

de las fibras de la entrada de las fibras de la pasta y en las salidas de los refinadores.

Sin embargo, los anchos dentro de una misma imagine son muy variables, pues

se trata de una mezcla de diferentes tipos de fibras. Así, sería necesario un mayor

a b

a b c

41

número de imágenes de la misma muestra para tener una mayor precisión (Tabla x).

Sin embargo fue posible encontrar una evolución de los anchos de las fibras de la

entrada de la pasta para los refinadores, de refinador para refinador no fue encontrada

una gran evolución de los anchos.

Tabla 8 – Ancho de las fibras en la entrada y salida de los refinadores. Fecha – 10/11

Resumen Estadístico

Ancho de las fibras (mm) Entrada Refinador C 682 Refinador C 686

Mínimo 0.24 - 0.19 Promedio 0.36 - 0.41 Máximo 0.55 - 1.15

Recuento 20 - 20 CV (%)1 23.5 - 52.1

Fecha – 30/11 Mínimo 0.25 - 0.21

Promedio 0.40 - 0.40 Máximo 0.73 - 0.66

Recuento 20 - 18 CV (%)1 30.4 - 31.1

Fecha – 05/12 Mínimo 0.16 0.19 0.23

Promedio 0.29 0.35 0.36 Máximo 0.47 0.64 0.49

Recuento 20 20 20 CV (%)1 30.8 31.4 19.1

1 CV = Coeficiente de variación; mm = milímetros.

Resistencia de las hojas

Los análisis de resistencia de las hojas fueron realizados gráficamente a través

de la comparación de los factores de resistencia a la medida que pasaban de un

refinador a otro.

En la mayoría de las fechas fueran encontradas una evolución de la calidad de la

hoja para todos los parámetros. Sin embargo, en algunas fechas la calidad del papel

decreció y eso puede estar relacionado con la composición fibrosa.

42

En la figura 17 están a presentados los valores de RCT la medida que pasaba de

un refinador a otro, en algunas fechas fueran utilizados apenas un refinador, estos

están representados apenas por dos barras de valores, la entrada y la salida del

refinador.

00.05

0.10.15

0.20.25

0.3

RCT


Evaluación del RCT en cada refinador


Figura 17 – Evaluación de la propiedad de RCT en cada refinador en línea 320.

El valor de RCT fue menor en los días 8/11 al pasar por el segundo refinador, la

composición fibrosa era de 50% de fibra larga y 50% de fibra corta. En lo día 29/11 la

composición fibrosa era 100% fibra corta y fue utilizado apenas un refinador.

En la figura 18 están representados los valores de la propiedad de MULLEN en

cada refinador. Las fechas de 1 y también 29 de noviembre (circuladas) tuvieran un

declinación al pasar por el refinador D 686.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

MU

LLEN


Evaluación del MULLEN en cada refinador


Figura 18 – Evaluación de la propiedad de MULLEN en cada refinador en la línea 320.

43

La composición fibrosa en la fecha de 01/11 fue de 60% fibra corta y el demás

40% estaba compuesta de fibra larga (apenas americano). Sin embargo, en esa fecha

ocurrió la reducción apenas del MULLEN para que las demás propiedades fueran

mejoradas con la acción de los refinadores.

El valor de CMT decreció en las fechas de 04/11 (80% fibra larga y 20% fibra

corta), 15/11 (40% fibra larga y 60% fibra corta) y 02/12 (35% fibra larga y 65% fibra

corta), figura 19.

0

0.1

0.2

0.3

CMT


Evaluación del CMT en cada refinador


Figura 19 – Evaluación de la propiedad de CMT en cada refinador en la línea 320.

El valor de CFC decrecieron en las fechas de 02/11 (65% fibra larga y 35% fibra

corta), 04/11 (80% fibra larga y 20% fibra corta) y 29/11 (100% fibra corta), figura 20.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

CFC


Evaluación del CFC en cada refinador


Figura 20 – Evaluación de la propiedad de CFC en cada refinador en la línea 320.

44

5.3.2 Línea 400

En la tabla 9 están el resumo de los datos obtenidos durante la realización de los

testes, siendo que la composición fibrosa para cada fecha están representadas en la

tabla 4, titulo 5.2.

45

Tabla 9 – Datos de freeness, longitud de la fibra y calidad del papel muestreados en la pasta antes y después de la refinación en la línea 400 (fibra corta).

(continuación) LÍNEA 400 (FIBRA CORTA)

FECHA

REFINACIÓN CLASIFICACION BAUER McNETT (%)

Intensidad de refinación (ws/m) FREENESS (mL) Entrada

D 658 Salida D 658

y/o Entrada C 660

Salida C 660 y/o

Entrada C 662

Salida D 658 y

Entrada C 662 Salida C 662

D 6581 C 6601 C 662 Entrada D 658

Salida D 658

y/o Entrada C 660

Salida C 660

y/o Entrada C

662

Salida D 658

y/o Entrada C 662

Salida C 662

Largos (#30) Finos Largos

(#30) Finos

Largos (#30)

Finos Largos (#30) Finos Largos

(#30) Finos

26/10 1.00 0.74 - 370 318 262 - - 38.2 23.3 37.3 24.2 30.8 33.5 - - - - 27/10 1.64 0.47 - 367 328 293 - - 36.5 29.1 37.5 23.0 43.0 15.2 - - - -

31/10 2.14 0.74 - 390 352 285 - - 37.4 27.8 40.2 21.1 35.1 26.6 - - - -

01/11 1.75 0.63 - 355 330 270 - - 35.7 26.9 35.2 31.6 41.8 16.4 - - - -

02/11 1.86 0.70 - 360 330 240 - - 38.6 25.7 38.6 21.8 39.1 21.4 - - - -

04/11 1.64 0.62 - 355 330 263 - - 34.8 30.2 32.8 32.9 36.1 27.9 - - - -

07/11 1.64 - 0.49 350 - - 325 260 36.8 24.7 - - - - 36.6 24.3 38.1 21.8

08/11 1.75 - 0.49 378 - - 348 274 37.6 25.4 - - - - 38.6 24.1 40.0 21.1

10/11 1.98 - 0.47 343 - - 316 275 49.3 8.4 - - - - 43.7 18.4 36.3 28.0

11/11 1.21 - 0.36 355 - - 340 293 36.1 29.4 - - - - 36.0 27.6 41.3 18.8

14/11 1.27 - 0.36 379 - - 366 340 45.3 17.0 - - - - 37.6 25.5 42.8 18.3

15/11 2.14 - 0.63 330 - - 308 290 39.2 24.3 - - - - 39.4 21.6 35.5 27.3

16/11 1.75 - 0.52 330 - - 300 262 35.1 30.0 - - - - 38.8 20.3 32.6 30.5

17/11 1.75 - 0.52 365 - - 330 288 41.0 20.9 - - - - 37.4 24.9 36.7 23.9

18/11 2.14 - 0.63 360 - - 330 290 36.8 38.5 - - - - 35.6 27.9 34.9 29.0

29/11 - 0.59 - 280 232 - - - - 37.6 24.5 39.0 20.4 - - - -

30/11 - 0.52 0.52 - 290 256 - 237 - - 36.9 27.1 38.0 23.9 - - 35.0 29.6

2/12 - 0.52 0.52 - 300 270 - 235 - - 32.9 32.3 31.4 34.6 - - 31.0 35.4

5/12 1.23 0.64 - 350 336 264 - - 39.0 25.5 39.6 22.1 39.7 21.4 - - - -

6/12 1.44 0.63 - - 462 425 - 346 - - 45.1 16.2 37.1 27.4 - - 40.1 21.2

20/12 - 0.56 0.63 327 315 260 - - 33.9 31.7 38.3 24.3 37.1 27.43 - - - - 1 C = Refinador de cono; D = Refinador de Disco.

46

(conclusión)

FACTOR DE RESITENCIA A HOJAS FORMADAS

FECHA

Entrada D 658

Salida D 658 y/o

Entrada C 660

Salida C 660 y/o

Entrada 662

Salida D 658 y

Entrada C 662

Salida C 662

RCT cm

lb/6” MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

RCT cm lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

RCT cm lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

RCT cm lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

RCT cm lb/6”

MULL lb/pul2

CMT Lb/10 flauta

CFC Lb/ 6”

26/10 0.20 0.14 0.11 0.19 0.22 0.20 0.17 0.27 0.24 0.23 0.15 0.24 - - - - - - - -

27/10 0.17 0.18 0.12 0.20 0.20 0.17 0.15 0.21 0.22 0.22 0.13 0.23 - - - - - - - -

31/10 0.15 0.13 0.08 0.13 0.21 0.17 0.12 0.23 0.20 0.20 0.12 0.20 - - - - - - - -

01/11 0.17 0.18 0.08 0.13 0.14 0.18 0.1 0.17 0.21 0.20 0.12 0.26 - - - - - - - -

02/11 0.15 0.17 0.1 0.19 0.18 0.17 0.11 0.21 0.23 0.22 0.18 0.30 - - - - - - - -

04/11 0.14 0.14 0.12 0.18 0.19 0.17 0.12 0.19 0.19 0.20 0.13 0.24 - - - - - - - -

07/11 0.18 0.16 0.11 0.17 - - - - - - - - 0.19 0.18 0.13 0.2 0.22 0.2 0.16 0.25

08/11 0.16 0.14 0.10 0.16 - - - - - - - - 0.18 0.16 0.12 0.23 0.18 0.16 0.11 0.22

10/11 0.18 0.14 0.09 0.16 - - - - - - - - 0.17 0.14 0.11 0.17 0.22 0.17 0.15 0.22

11/11 0.16 0.14 0.12 0.19 - - - - - - - - 0.15 0.14 0.13 0.18 0.19 0.17 0.14 0.22

14/11 0.17 0.16 0.09 0.17 - - - - - - - - 0.17 0.16 0.12 0.18 0.18 0.19 0.12 0.19

15/11 0.15 0.14 0.09 0.16 - - - - - - - - 0.18 0.21 0.11 0.21 0.16 0.17 0.12 0.20

16/11 0.15 0.15 0.12 0.16 - - - - - - - - 0.18 0.13 0.11 0.16 0.16 0.16 0.15 0.22

17/11 0.19 0.16 0.1 0.18 - - - - - - - - 0.18 0.18 0.11 0.2 0.24 0.24 0.14 0.23

18/11 0.18 0.16 0.1 0.16 - - - - - - - - 0.19 0.15 0.13 0.2 0.19 0.19 0.14 0.22

29/11 - - - - 0.15 0.19 0.09 0.16 0.19 0.24 0.1 0.24 - - - - - - - -

30/11 - - - - 0.17 0.17 0.11 0.15 0.17 0.19 0.12 0.19 - - - - 0.18 0.21 0.11 0.24

2/12 - - - - 0.15 0.2 0.11 0.15 0.16 0.22 0.12 0.21 - - - - 0.2 0.25 0.16 0.23

5/12 0.17 0.17 0.09 0.2 0.18 0.21 0.13 0.2 0.2 0.16 0.17 0.24 - - - - - - - -

6/12 - - - - 0.15 0.14 0.11 0.17 0.18 0.18 0.11 0.2 - - - - 0.21 0.24 0.17 0.25

20/12 0.15 0.16 0.11 0.16 0.18 0.16 0.11 0.15 0.15 0.18 0.11 0.15 - - - - - - - -

47

Así como en la línea 320, los resultados de la línea 400 serán exhibidos en

tópicos, como: freeness por clasificación de la longitud de las fibras (finos), producción

de finos, fibrilación y de los factores de resistencia a hojas formadas.

Freeness

Haciendo una análisis estadístico (análisis de varianza) entre freeness por lo

porcentual de finos, fueran encontradas relaciones significativas al nivel de confianza

de 95% para los refinadores de conos 660 y para los freeness x finos de la salida del

refinador de conos 662, mientras, existe una relación entre cuanto menor el valor de

freeness mayor seria la cuantidad de finos. Para los demás refinadores no fue

encontrada relación entre el freeness x finos. Los análisis estadísticos pueden ser

vistos en la tabla 10.

Tabla 10 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre freeness x finos.

LÍNEA 400 (FIBRAS CORTAS) Freeness x Finos


Entrada D 658 16 0.6610 1.31 Entrada C 660 11 0.0414 35.4 Entrada C 662 11 0.9093 0.14 Salida D 658 16 0.3175 6.65 Salida C 660 11 0.8139 0.58 Salida C 662 11 0.0113 49.0


48

Producción de finos

En los gráficos de la figura 21 esta una comparación del porcentaje de finos que

son producidas a la medida que la pasta pasó por los diferentes refinadores. Sin

embargo, es posible observar, en algunas fechas, que el porcentaje de finos tiene una

reducción al pasar por los refinadores, en otras fechas, decrecen al pasar por un

refinador y después voltean a aumentar cuando pasan por lo segundo refinador. En

otros casos, la tendencia de la pasta al pasar por los refinadores, fue el aumento del

porcentaje de finos.

Figura 21 – Porcentaje de los finos en cada refinador de la línea 400.

Para la línea de 400 también han hecho análisis estadísticas relacionando de la

intensidad de refinación por el porcentual de la diferencia de finos de la entrada y de la

salida de cada refinador. Pero, no hay una relación estadísticamente significativa entre

01020304050

Fino

s (%

)

Fechas de los análisis

Chart Title

Entrada D 658 Salida D 658 y Entrata C 662 Salida C 662

0

20

40

Fino

s (%

)


Chart Title

Entrada D 658

Salida D 658 y Entrada C 660

Salida C 660 y/o Entrada C 662

0

20

40

Fino

s (%

)


Chart Title

Salida D 658 y Entrada C 660

Salida C 660 y/o Entrada C 662

Salida C 662

Porcentaje de los finos al pasar por los refinadores

49

intensidad de refinación y incremento de los finos con un nivel de confianza del 95% ó

más (Tabla 11).

Tabla 11 – Valores estadísticos de P e R2 originaria de la tabla de ANOVA para demonstrar la relación entre intensidad de refinación x incremento de finos.

LÍNEA 320 (FIBRAS LARGAS) Intensidad de refinación x Finos


Entrada D 658 16 0.7653 0.61 Entrada C 660 11 0.3127 10.2 Entrada C 662 11 0.0869 26.5


Fibrilación

Para evaluar la fibrilación externa en la pasta que pasó por los refinadores en la

línea de 400 (fibra corta), fueran usadas imágenes obtenidas con el microscopio de

barrido y se realizaron medidas de lo ancho de las fibras.

En la figura 22 se aprecian las imagenes de la secuencia de refinación

realizadas en lo día 10/11 para la línea 400.

Figura 22 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 10/11. (a) entrada del refinador, 343 mL; (b) salida refinador D 658, 316 mL; (c) salida refinador C 662, 275 mL.

a b c

50

Analizando las imagenes se nota que hay fibrilación (círculos negros) en el

refinador D 658 en el cual fue usada una intensidad de refinación de 1.98 ws/m. En lo

refinador C 662 fue aplicada una intensidad de refinación de 0.47 ws/m, se observa

poca variación en la estructura de la fibra con relación al refinador D 658. En esa fecha

fue posible observar un aumento en la producción de finos de 9.9% y 9.7% para los

refinadores D 658 y C 662 respectivamente.

En la fecha 30/11 fue utilizado solamente los refinadores de conos con una

intensidad de refinación de 0.52 ws/m para el refinador C 660 y C 662 (Figura 23).

Figura 23 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 30/11. (a) entrada del refinador, 290 mL; (b) salida refinador C 660, 256 mL; (c) salida refinador C 662, 237 mL.

Para la imagen del refinador C 662 es posible encontrar algunos puntos

fibrilación (circulo negro) y una hoja con espacios más llenos. Na análisis de BMN la

diferencia entre el porcentaje de finos en la salida del refinador C 660 con lo porcentaje

de finos en la salida del refinador C 662 fue -3,1% y 5.7, respectivamente.

En las imágenes de la fecha 05/12 (Figura 24) casi no se observan variaciones

entre ellas. El primer refinador utilizado fue D 658 con intensidad de refinación de 1.23

ws/m, la producción de finos fue negativa (-3.4%). En el refinador D 660 fue utilizada

una intensidad de refinación de 0.64 ws/m, mientras que la producción finos fue

negativa (-0.7).

a b c

51

Figura 24 – Micrografías (x 200) de fibras refinadas en la línea de 400 en lo día 05/12. (a) entrada del refinador, 350 mL; (b) salida refinador D 658, 336 mL; (c) salida refinador C 660, 264 mL.

Las medidas de los anchos de las fibras de la entrada y en las salidas de los

refinadores están descritas en la tabla 12.

Tabla 12 – Ancho de las fibras en la entrada y salida de los refinadores. Fecha – 10/11

Resumen Estadístico

Ancho de las fibras (mm)

Entrada Refinador D 658

Refinador C 660

Refinador C 662

Mínimo 0.23 0.18 - 0.21 Promedio 0.41 0.39 - 0.40 Máximo 0.63 0.61 - 0.74

Recuento 18 19 - 18 CV (%)1 26.2 30.9 - 31.1

Fecha – 30/11 Mínimo 0.29 - 0.29 0.24

Promedio 0.38 - 0.42 0.40 Máximo 0.59 - 0.65 0.61

Recuento 19 - 19 19 CV (%)1 19.2 - 25.3 24.4

Fecha – 05/12 Mínimo 0.23 0.18 0.23 -

Promedio 0.31 0.35 0.35 - Máximo 0.46 0.55 0.55 -

Recuento 20 20 20 - CV (%)1 18.7 31.2 22.0 -

1 CV = Coeficiente de variación; mm = milímetros.

a b c

52

No obstante fue posible encontrar una evolución de los anchos de las fibras

solamente en la fecha 05/12 en las demás fechas ocurrió la reducción de los anchos y

enseguida el aumento de los mismos.

Sin embargo, los anchos dentro de una misma imagen son muy variables, pues

se trata de una mezcla de diferentes tipos de fibras y como fue visto en los resultados

del fraccionador, no hay una separación perfecta entre finos y largos lo que varía aun

más las dimensiones de las fibras. También, sería necesario un mayor número de

imagenes de la misma muestra para tener una mayor precisión.

Resistencia de las hojas

Los análisis de resistencia de las hojas fueran realizadas gráficamente a través

de la comparación de los factores de resistencia a la medida que pasaban de un

refinador para el otro.

En la mayoría de las fechas se encontró una evolución de la calidad de la hoja

para todos los parámetros. Sin embargo, en algunas fechas la calidad del papel

decreció y eso puede estar relacionado con la composición fibrosa.

En la figura 25 están presentados los datos de RCT a la medida que pasaba de

un refinador a otro, en algunas fechas fue utilizado solo un refinador, estos están

representados solo por dos barras de valores, la entrada y la salida del refinador.

0.000.050.100.150.200.250.30

RCT


Evaluación del RCT en cada refinador

Entrada D 658 Salida D 658/Entrada C 660 Salida C 660/Entrada C 662 Salida C 658/Entrada C 662 Salida C 662

Figura 25 – Evaluación de la propiedad de RCT en cada refinador de la línea de 400.

53

El valor de RCT fue menor en los días 15/11 al pasar por lo segundo refinador, la

composición fibrosa era de 40% fibra larga y 60% fibra corta. En lo día 20/12 la

composición fibrosa era 20% fibra larga y 80% fibra corta.

En la figura 26 están a presentados los valores de la propiedad de MULLEN en

cada refinador. Las fechas de 15 de noviembre y 05 de diciembre (circuladas) tuvieran

un decrecimiento al pasar por lo segundo refinador.

00.05

0.10.15

0.20.25

0.3

MU

LLEN


Evaluación del MULLEN en cada refinador


Figura 26 – Evaluación de la propiedad de MULLEN en cada refinador en la línea 400.

La composición fibrosa en la fecha de 15/11 fue de 60% fibra corta y los demás

40% era compuesta de fibra larga en lo día 05/12 la composición fue de 60% fibra larga

y 40% fibra corta.

El valor de CMT decrecieron en las fechas de 26/10 (55% fibra larga y 35% fibra

corta), 27/10 (50% fibra larga y 50% fibra corta), 08/11 (50% fibra larga y 50% fibra

corta) y en lo día 30/11 (15% fibra larga y 85% fibra corta) figura 27.

54

0

0.05

0.1

0.15

0.2

CMT


Evaluación del CMT en cada refinador


Figura 27 – Evaluación de la propiedad de CMT en cada refinador en la línea de 400.

El valor de CFC decreció en las fechas de 31/10 (50% fibra larga y 50% fibra

corta), 08/11 (50% fibra larga y 50% fibra corta), 15/11 (40% fibra larga y 60% fibra

corta) y 20/12 (20% fibra larga y 80% fibra corta), figura 28.

00.05

0.10.15

0.20.25

0.30.35

CFC


Evaluación del CFC en cada refinador


Figura 28 – Evaluación de la propiedad de CFC en cada refinador en la línea de 400.

Así como en la línea 320 en la línea 400 algunos valores de la calidad física de

la hoja a presenta un decrecimiento en sus valores en determinadas fechas. Sin

embargo, en una misma fecha ocurrió que un factor estuvo bajo pero los demás

factores se mantuvieron evaluando al pasar por los refinadores.

55

6 Conclusiones

Con base en los resultados de este trabajo se puede concluir que:

Los resultados de FP (freeness ponderado) fueron muy aproximados a los

resultados de los freeness obtenidos en el equipo Canadian. Pero, sín

considerar la perdida de freeness (aproximadamente 40 mL) debido la presencia

de finos contenidos en el agua de cloudy (tanque de agua con finos oriundos del

proceso de fabricación de papel).

La clasificación de las fibras con el equipo BMN (Bauer McNett) demostró que el

fraccionador (en condiciones normales de operación) separa casi igualmente las

cantidades de fibras largas y de fibras cortas que se direccionan para el flujo de

fibras aceptadas (fibras cortas) y para el flujo de fibras de rechazo (fibras largas).

Sin embargo, el fraccionador separa de forma óptima las impurezas contenidas

en la pasta, donde estas son encaminadas debidamente al flujo de rechazo.

La clasificación de las fibras con el equipo BMN también se observo que cuando

el fraccionador pasó por algunas alteraciones como, cambio de la canasta (con

mayor desgaste) y el cierre de la válvula de rechazo, ocurrió una mejor

separación de la longitud de las fibras, o sea, un mayor porcentaje de finos y

menor porcentaje de largos en la pasta de aceptados (fibra corta),

consecuentemente, en la pasta de rechazo fue encontrada un menor porcentaje

de finos y un mayor de largos.

Analizando la refinación en la línea 320 (fibra larga) y en la línea de 400 (fibra

corta), los valores de freeness fueron reducidos a medida que la pasta pasó a

través de los refinadores, teóricamente, eso es consecuencia de la producción

de los finos y de la fibrilación externa.

En la línea 320, cuando se realizo un análisis estadístico entre freeness en

relación a los finos producidos, no fue encontrada una relación significativa al

nivel de confianza de 95%.

56

Analizando estadísticamente lo porcentaje de finos de la línea de 400 en relación

al freeness, fue encontrada una relación significativa al nivel de confianza de

95% para los valores de entrada del refinador C 660 y para los valores de salida

del refinador C 662. Mientras, para los demás refinadores no fue encontrada

relación significativa al nivel de confianza de 95%.

Analizando la superficie de las hojas, formadas con la pasta de la entrada y de la

salida de cada refinador de la línea 320 y de la línea 400, a través de imágenes

de microscopio fue posible encontrar puntos de fibrilación externa, sin embargo,

en algunos refinadores principalmente aquellos con baja intensidad de refino, se

puede observar poca diferencia de fibrilación con las imágenes de las hojas

formadas por pastas que no pasaran por refinación.

Fue posible encontrar una evolución de los anchos de las fibras de la entrada de

la pasta para los refinadores de la línea 320, de refinador a refinador no fue

encontrada una gran evolución de los anchos.

En la línea 400, las fibras no a presentan un incremento en los anchos, lo que

pasó fue una reducción de los anchos a partir de los valores de la entrada y en

seguida el aumento de los mismos.

La resistencia de las hojas formadas, RCT, MULLEN, CMT y CFC en la línea

400, de manera general, fueran incrementadas a medida que pasaron por los

refinadores. Mientras, en algunas fechas, uno u otro factor de resistencia que

tuvo el valor reducido.

57

7 Sugerencias para futuros planes de trabajo

Después de la realización de este trabajo y análisis de los resultados algunas

sugerencias serán expuestas:

El freeness ponderado (FP) es un resultado importante para un conocimiento

previo del freeness que se encontrará en la pasta al entrar en el fraccionador.

Así para una mayor precisión del FP sería necesario hacer más desfibrados de

toda la materia prima que abastece la planta hasta encontrar un coeficiente de

determinación (R2) confiable para lo promedio de freeness de cada materia

prima.

El muestreo tanto para el fraccionador como para los refinadores deberían ser

realizados con mayor frecuencia en un mismo día para una mejor evaluación de

los datos y conocimiento de la calidad de la pasta que formara el papel. Sin

embargo, el uso del clasificador BMN (Bauer McNett) tiene como limitaciones el

tiempo de trabajo, pues cada muestreo tarda aproximadamente 40 minutos.

Un mayor muestreo de pasta celulósica, con la misma composición fibrosa, tanto

para entrada de fraccionador como para el proceso de refinación aumentaría la

precisión de los datos y un mejor análisis de los mismos podría ser elaborado.

Para una mejor y más precisa evaluación de la fibrilación externa sería necesario

un número mayor de imágenes microscópicas de las etapas de refinación

analizando con distintas intensidades de refinación y varias composiciones

fibrosas.

El clasificador de fibra BMN es un equipo eficiente para la clasificación de las

fibras por longitud y en la cuantificación de los finos, sin embargo, sus resultados

son más completos y más precisos cuando es favorecido con un equipamiento

de mensuración de las fibras, pues así puede determinar el porcentaje de las

fibras en cada malla y su longitud máxima, mínima y su promedio.

58

A través de las mensuración de las fibras es posible trazar problemas en la

calidad del papel y evitar que posibles dificultades ocurran en las primeras

etapas del proceso de fabricación del papel, como la calibración de los

refinadores.

Para una evaluación más completa de la calidad de la pasta, más allá de

clasificación de longitud y determinación de los finos, sería importante también la

determinación constante del ancho de las fibras, coarseness y forma de la fibra,

ya que la pasta que abastece la compañía es una mezcla de varios tipos de fibra

secundaria.

Algunos equipamientos para la determinación de las dimensiones de las fibras y

de la forma de la fibra se encuentra disponible en el mercado como son en las

empresas: Ankersmid que comercializa el equipo de medida es “CIS 100”;

Lorentzen & Wettre representante del equipo “Fiber Tester”; OpTest Equipment

Inc. ofrece al mercado el equipo “HiRes Fiber Quality”. Todos los equipos tienen

la misma función, mientras, que solo muestran diferencias de presentación de

los datos, de precio y asistencia.

El constante monitoreo, seguido de la mayor cuantidad de resultados

relacionados con las condiciones de la pasta fibrosa, en un menor tiempo de

trabajo, se puede hacer una mejor clasificación y manejo de la materia prima

que entrará en el sistema de producción de papel lo que se reflejara en la

calidad final del papel.

.

59

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