Las soluciones sostenibles resistentes al desgaste reducen el tiempo de inactividad de las plantas de pasta y papel
El desgaste de los componentes vitales de las máquinas es un problema importante para la industria de la pasta y el papel. Se traduce en costes añadidos de reparación, sustitución y mantenimiento continuo, así como en el coste de la producción perdida.
La maquinaria de pulpa y papel está sometida a diferentes tipos de desgaste como abrasión, impacto, erosión, fatiga, corrosión, calor y combinaciones de éstos. Desde 1906, Castolin Eutectic desarrolla y aplica soluciones innovadoras contra el desgaste para todos los aspectos del proceso, desde el aserradero hasta los servicios de la fábrica.
Este artículo expone las ventajas prácticas de la protección contra el desgaste en procesos clave a lo largo del proceso de producción de pasta y papel.
Sistema transportador de leña
La rueda dentada de la cadena transportadora es un elemento clave en el sistema transportador del aserradero. Los dientes de la rueda dentada están sometidos a altos niveles de desgaste por la corteza suelta, la suciedad y la arena. El tiempo de inactividad del transportador es muy costoso, ya que se detiene la producción de astillas. Reconstruir los dientes con dos capas diferentes de hilo de soldadura, una capa base seleccionada por su resistencia al impacto mientras que la capa superior proporciona resistencia a la abrasión, reducirá el desgaste de forma significativa. Sin embargo, es importante asegurarse de que la capa superior sea más blanda que la cadena para evitar el desgaste de ésta. Esta solución puede prolongar la vida útil del piñón de la cadena en un 200%.
Los eslabones de la propia cadena se desgastan en la parte superior por la abrasión, lo que provoca el deslizamiento de los troncos en el transportador. Esto es mucho peor en invierno, cuando hay escarcha y hielo en los troncos. Esto puede solucionarse recubriendo cada eslabón con una aleación fusible que mezcla carburo de tungsteno de tamaño grueso y polvo de aleación a base de níquel. El resultado es un revestimiento duro y resistente al desgaste que resulta ideal cuando se requiere una superficie antideslizante y de agarre. Se sabe que esta solución dura más de cinco años sin signos de desgaste o falta de tracción.
Mulching
The lumber and paper industries use the bark and wood waste from debarking in several ways. Lumber mills will utilize the material as a fuel to produce steam for operating kilns to dry green lumber. Others set up bark mulching plants to process and package the waste to be used for horticulture as well as a filler in building board. The paper mills process the bark and use it in bark- burning boilers for mill steam. Bark preparation uses hammermills, conveyors, feed screws, and fans. All of this equipment is subject to wear from the abrasive action of the bark and wood waste.
Some sites use hog shredders, where the hammer tips take most of the wear from shredding bark and wood. Foreign material like nails, wire etc. cause additional wear. Rebuilding the tips with welding and coating with powder can increase tip life by over 100%
Other installations with bark crushing machines experience rapid wear on the ejection strip installed at the exit. It wears quickly due to the high abrasion and erosion. In one case, replacing the original plate manufactured from wear-resistant steel with a CDP® (CastoDur Diamond Plate) solution based on composite bi-metallic materials has increased the service life by 200%.
Transferencia de virutas y ciclones
Dentro de los molinos, las astillas suelen transportarse neumáticamente por tuberías o por cintas transportadoras. También se utilizan otros sistemas como transportadores de cadena y de tornillo para trasladar las astillas, pero normalmente para distancias relativamente cortas.
En un caso, se detectó una fuerte erosión en un tubo elevador situado a la salida de la astilladora hacia el ciclón. Aunque se había utilizado acero resistente al desgaste, un cliente había comprobado que la unidad fallaba prematuramente. Se fabricó un repuesto nuevo utilizando una placa de desgaste CDP. Los bordes laterales exteriores se reforzaron con un perfil de hierro y se soldaron con un hilo especialmente seleccionado. Las costuras de soldadura internas también se endurecieron con hilo de soldadura. El resultado fue un aumento del 400% en la vida útil.
Los rotores de los ventiladores también sufren un fuerte desgaste erosivo debido a la mezcla de madera, arena y polvo en la corriente de aire. Esto provoca costosos tiempos de inactividad en cada reparación, ya que hay que desmontarlo con una grúa. Para una reparación, en la que se comprobó que el desgaste estaba muy localizado, se cortaron y formaron a medida tiras de placa de desgaste CDP. A continuación, se soldaron rápida y fácilmente al ventilador. Las juntas se recubrieron con soldadura de protección. Después de dos años, no se había producido ningún signo de desgaste, lo que confirma un aumento muy significativo de la vida útil del ventilador.
Tamizado y almacenamiento
Las virutas de tamaño aceptable deben aislarse de las piezas de tamaño inferior (finos) y de las de tamaño superior pasando las virutas por una serie de cribas. Las astillas sobredimensionadas se envían a una cinta transportadora, que las lleva a algún tipo de reagrupadora para reducirlas a un tamaño menor. En los últimos años, el grosor de las virutas ha llegado a ser reconocido como una variable importante del proceso de fabricación de pasta y las modernas cribas de discos o de rodillos, que segregan según el grosor, son ahora ampliamente aceptadas como el estándar de la industria. Esto significa que el desgaste debe reducirse al mínimo para mantener la precisión de la operación de cribado.
Una criba separadora de virutas tiene discos con puntas que se desgastan por la abrasión de las virutas. Un desgaste excesivo permitiría el paso de virutas grandes al digestor. Para rectificar una unidad desgastada, se rectificaron las superficies de las puntas y se aplicó aleación en polvo mediante un proceso de fusión por pulverización. Esta solución permitió realizar una reparación in situ, sin necesidad de desmontar la unidad, retirar el disco de cribado y sustituirlo. El resultado fue un importante ahorro de costes, ya que se redujo el tiempo de inactividad y no hubo necesidad de adquirir una pieza de recambio.
Despulpado
El despulpado se refiere a cualquier proceso por el que la madera se reduce a una masa fibrosa. Puede realizarse de forma mecánica, térmica, química o mediante combinaciones de estos tratamientos.
El codo de descarga de los digestores discontinuos está sometido a una fuerte corrosión, erosión, abrasión y choque térmico por el licor de cocción, la pulpa y el vapor. En un ejemplo, las zonas desgastadas del codo y las tuberías se reconstruyeron con electrodos de soldadura desarrollados para zonas sometidas a esfuerzos críticos. Las caras de las bridas también se recargaron de forma similar y se mecanizaron hasta el acabado. Esto permitió prolongar la vida útil tres veces más que la del codo original.
Lavado
La pulpa cocida de los digestores debe lavarse para eliminar el licor residual que contaminaría la pulpa durante los pasos de procesamiento posteriores y recuperar la máxima cantidad de productos químicos gastados con una dilución mínima.
La corrosión y la fatiga del metal provocan la rotura y el agrietamiento de las rejillas del lavador. Anteriormente, este componente tenía que desecharse, con los costes de desmontaje y sustitución asociados. Como alternativa, el uso de una varilla de soldadura con alto contenido en plata proporciona una reparación rápida y resistente gracias a su alta resistencia a la tracción y su baja temperatura de unión.
Blanqueo
El blanqueo moderno se consigue mediante una secuencia continua de etapas de proceso que utilizan diferentes productos químicos y condiciones en cada etapa, normalmente con lavado entre etapas. Los lavadores y las bombas de la operación de blanqueo deben fabricarse con aceros inoxidables de alta aleación, aleaciones de níquel y titanio. El control de la corrosión química en el equipo de blanqueo es un problema constante.
Un reto particular es el disco refinador que sufre agrietamiento por corrosión bajo tensión y desgaste en la zona de transición entre el disco y el cilindro. Esto puede repararse mediante chorro de arena y, a continuación, pulverización por arco con un revestimiento basado en la aleación de níquel y cromo 625.
Procesado
En la mayoría de los procesos de fabricación de pasta y papel, se requiere algún tipo de operación de cribado de stock para eliminar las partículas de gran tamaño, problemáticas y no deseadas de las fibras buenas para la fabricación de papel. Los principales tipos de cribas de stock son las vibratorias, las centrífugas por gravedad y las de presión (centrífugas o centrípetas). Todas ellas dependen de algún tipo de barrera perforada para hacer pasar las fibras aceptables y rechazar el material no deseado.
La preparación posterior del stock de pulpa es el refinado de las fibras. Para la preparación del stock se utilizan dos tipos principales de refinadoras continuas: refinadoras de discos y refinadoras cónicas.
El movimiento eficaz de la pasta a través de las distintas etapas de procesamiento es la clave del funcionamiento de una fábrica de pasta y papel. Ninguna fábrica puede funcionar con éxito sin unidades de bombeo fiables.
Uno de los retos se encuentra en el eje de la refinadora, donde el manguito de acero inoxidable se desgasta por el desgaste del casquillo del collarín que lo sujeta, este desgaste se acelera por la corrosión. Esto puede solucionarse rociando el eje con un polvo fundido con soplete desarrollado para evitar la corrosión y reducir la fricción. La vida útil puede aumentar en un 300% gracias a la dureza superior, la resistencia a la corrosión y las propiedades de deslizamiento del revestimiento.
Papel y cartón de desecho
Muchas fábricas de pasta y papel utilizan papel y cartón reciclados como otra fuente de pasta para la fabricación de papel. Algunas fábricas operan únicamente con materiales reciclados. La chatarra se introduce en un hydropulper, que es un tanque vertical con un rotor giratorio en el fondo. El papel y el cartón con agua son triturados por el rotor hasta convertirlos en pasta y una placa de extracción perforada situada bajo el rotor extrae las fibras de la tina. La pulpa se limpia y se descascarilla para prepararla para la fabricación de papel. El rotor del hydropulper está sometido a un gran desgaste por el papel usado, así como por materiales extraños como piedras y chatarra.
En un caso fue necesaria la reparación del rodete en el fondo del tanque. La capacidad de producción disminuye drásticamente cuando el impulsor está desgastado. Para la reparación, las zonas críticas se protegieron mediante soldadura con electrodos desarrollados para ofrecer una protección combinada contra la abrasión, la presión y los impactos moderados. Además de aumentar la vida útil de 2 semanas a 5 meses, la soldadura puede realizarse tres veces para reducir aún más los costes.
Hornos de cal
Uno de los mayores retos en la fabricación de pasta de papel ha sido siempre el mantenimiento y la eficacia operativa de los hornos de cal de la planta de caustificación. Se trata de grandes tubos redondos de acero fabricado, de 4-6 metros de diámetro y entre 45-150 metros de longitud. Como están revestidos de ladrillo refractario resistente al fuego, giran constantemente sobre rodillos (espaciados aproximadamente cada 5 metros) y se calientan internamente a 1450°C, son susceptibles de sufrir graves problemas de funcionamiento y mantenimiento. Cuanto más largo sea el horno, mayores pueden ser estos problemas, especialmente en lo que se refiere al agrietamiento y la desalineación de los rodillos.
El precalentamiento tradicional resultaba poco práctico debido a la masa. Una reparación exitosa fue posible utilizando electrodos de soldadura de bajo calor y un procedimiento estrictamente controlado. Se consiguió un importante ahorro de costes, ya que no fue necesaria ninguna pieza nueva y el tiempo de inactividad se redujo de 10 a 2 semanas.
La reparación y el reacondicionamiento suelen dar mejores resultados que la sustitución
El primer instinto de los equipos de mantenimiento de la industria papelera suele ser sustituir las piezas desgastadas por otras totalmente nuevas. Sin embargo, en esta industria, la continuidad del funcionamiento suele ser la principal preocupación. Por ello, la reparación y el reacondicionamiento pueden resultar superiores en muchos casos. Además de garantizar una vuelta a la acción más rápida, el uso de la última tecnología en revestimientos anti-desgaste también puede mejorar significativamente la vida operativa, a menudo varias veces. El resultado es una mayor fiabilidad, una sostenibilidad mejorada y el mejor coste total de propiedad posible.
