Ingeniería Civil Química

La industria de celulosa está en constante búsqueda de optimizar sus procesos y adaptarse a las distintas condiciones exigidas por el entorno empresarial, estas condiciones se desarrollan en temas operacionales y en temas de mantención en cada área de trabajo. Planta de generación de dióxido de cloro SVP-SCW® en una Planta de Celulosa ha aumentado su producción desde 45 ton/día, el cual es el valor de diseño, hasta 57 ton/día aproximadamente, adecuando ciertos equipos claves para que este aumento fuera posible. En este trabajo de habilitación profesional, se realizó un estudio de cuantificación y optimización del uso de clorato de sodio para la generación de dióxido de cloro, reactivo que es utilizado en las etapas de blanqueo de la planta de celulosa. Analizando el proceso en relación a las entradas de reactivos al sistema, se realizaron distintos balances de masa para distintos rangos de producción, mediante el uso de software Wedge 8.0 y software IP21 (Aspen InfoPlus 21). Estos balances, permitieron evaluar la eficiencia y gasto de clorato de sodio para las producciones de 46, 48, 50 y 52 ton/día de dióxido de cloro, obteniendo eficiencias de 95,3%, 94,5%, 93,4% y 92,8% respectivamente. En conjunto con análisis de laboratorio en los muestreos realizados en planta, se logró desarrollar un instructivo para la determinación de clorato de sodio en solución de dióxido de cloro, esto fue clave debido a la necesidad de realizar esta medición en el balance de masa, para obtener las pérdidas reales de la planta trabajando a rangos de producción predeterminados, diferenciando las pérdidas de clorato de la acumulación presente en el sistema de generación e identificando pérdidas que van desde 3,5 hasta 4,95 ton/día de clorato de sodio en la solución de dióxido de cloro. Entre los principales resultados obtenidos se destaca la realización de una curva de eficiencia para planta de generación de dióxido de cloro, teniendo en cuenta lo obtenido por software y lo desarrollado en laboratorio, con esto, se demuestra la pérdida de eficiencia de la planta desde las 45 ton/día hasta llegar a las 57 ton/día de generación de dióxido de cloro. Esto afecta directamente al gasto económico de la empresa llevando pérdidas que van desde los USD $911.278 hasta USD $1.288.807 anuales.

La industria papelera, ha demostrado un crecimiento considerable respecto a volúmenes de producción, ya que al año 2013 hubo una producción total de 403 millones de toneladas y se pronostica que al año 2025 el consumo de papel superará los 500 millones de toneladas. La industria papelera contempla todos aquellos papeles fabricados con gramaje entre 12 y 300 g/m2, siendo los de bajo gramaje papeles de uso doméstico y sanitario, mientras que aquellos cartones y cajas de embalar presentan gramaje mayor. Este trabajo de Habilitación Profesional se centra en la industria del papel de uso doméstico y sanitario, o más conocido como papel tissue. Este papel se diferencia del resto de papeles fabricados debido a su bajo gramaje, al uso de aditivos químicos en su etapa de secado y la mecánica de crepado en su elaboración que le da una estructura característica. En FPC Tissue S.A. existen situaciones operacionales que impiden tener resultados constantes, sin variaciones en el proceso que se ven reflejados en las características del producto final, alguna de las condiciones detectadas han sido, la dosificación de aditivos de coating como recubrimiento del cilindro Yankee y la sección de crepado como acción mecánica para el aumento de la suavidad. Considerando este escenario, en este trabajo se consideraron en estudio dos tipos de papeles que son fabricados en mayor volumen, Papel Higiénico 15 gsm y Papel Higiénico texturizado fino 21 gsm. Se estudiaron los efectos del coating y el crepado en la calidad del papel tissue elaborado en FPC Tissue, mediante herramienta estadística descriptiva (PCA) y conocer relaciones claras entre las variables de proceso y las propiedades físicas del papel, luego se realizaron regresiones lineales múltiples para datos de proceso y así predecir el valor de suavidad estandarizando los parámetros del proceso en ambos papeles. También se realizó un análisis de los elementos de crepado, para el caso del Papel Higiénico texturizado fino 21 gsm se analizó el uso de cuchillos cerámicos y el efecto que estos causaban en la suavidad (como propiedad final de producto), además se estudiaron los cortes de hoja y las causas que provocan este defecto en el papel. Finalmente, y luego del análisis general de planta, equipos y proceso productivo, se gestionó una estrategia para el cuidado del cilindro Yankee que es el corazón de la máquina papelera. A partir del estudio, se obtuvo como resultados que existe relación inversa entre las dosificaciones de Modificador y Release (aditivos de coating) es decir, como se busca aumentar la suavidad, es necesario reducir la dosificación de estos dos aditivos. Esta información fue confirmada a través de las predicciones por el modelo de regresión lineal realizado. Por otro lado, se determinó que el uso de cuchillos cerámicos permite aumentar la suavidad en el Papel Higiénico texturizado fino 21 gsm en hasta un 3,5%. Con respecto al análisis de cortes de hojas, se determinó que existe un porcentaje de cortes de hojas asociado al exceso de Release (uno de los aditivos de coating), por lo que se sugiere disminuir la dosificación para evitar este defecto en el papel. Y, por último, se gestionó el cuidado del cilindro Yankee mediante una planilla check list, considerando toda la información de proceso y de diseño del equipo, para el buen funcionamiento de este.