Refinacao[28911]
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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Refinação
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• A refinação é o processo mecânico pelo qual as fibras celulósicas adquirem
características físicas diferenciadas que melhoram a qualidade do produto final.
• Na refinação ocorrem modificações estruturais das fibras.
• Na fabricação do papel, cada produto final (tipo de papel) reúne várias e
diferentes características conforme a especificação do cliente.
• Assim uma dessas características ou propriedade de relevante importância é a
sua resistência.
• Neste sentido, a refinação pode ajudar desenvolvendo tal propriedade.
• A resistência final do papel é influenciada principalmente pelo:
• Comprimento da fibra;
• A ligação entre as fibras.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• As propriedades são desenvolvidas a partir
da ação mecânica dos elementos
refinadores sobre a polpa. Essa ação leva a
modificações irreversíveis na estrutura da
fibra e são dependentes de vários outros
fatores que fazem parte do processo de
refinação tais como: consistência, pH e
temperatura da polpa e outros fatores
relacionados ao tipo de equipamento e os
de natureza intrínsecas da própria fibra a
ser refinada.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Representação esquemática de uma fibra de madeira.
Certamente a etapa de refinação é
considerada como “crítica” para
uma boa formação do papel
promovendo nas fibras
importantes mudanças físico-
mecânicas tal como a flexibilidade,
característica esta muito
importante no momento da
formação da folha de papel.
Fibras flexíveis promovem uma
maior área de contato inter-fibras
com o consequente aumento nas
resistências do papel.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Características Químicas da Fibra Holocelulose Lignina
Alfa-celulose ou
Celulose verdadeira
Hemicelulose
Não é Carboidrato Beta-
celulose
Gama-
celulose
O produto comercial denominado celulose é constituído em sua maior
parte por moléculas de glicose polimerizadas em grandes cadeias
(forma de alfa-celulose). Como resíduos do cozimento permanecem
incluindo uma pequena porção de lignina que não é uma substância
hidratável e as hemiceluloses que tem influência preponderante sobre
o mecanismo de refino.
As moléculas de alfa-celulose e das hemiceluloses crescem
linearmente formando feixes denominados microfibrilas as quais se
reúnem formando as fibrilas, que constituem a base da fibra.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
FIBRA CELULÓSICA
Macrofibrila
Microfibrila
Micelas
Cadeias de celulose
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
REFINADORES • São nestes equipamentos que as fibras celulósicas
desenvolvem características que levam a uma boa formação da folha de papel.
• De forma geral os refinadores consistem em duas partes bem definidas: um rotor e um estator.
• Tanto o rotor como o estator possuem um projeto/desenho das suas superfícies em alto relevo afim de promover a ação mecânica nesta etapa.
• A polpa celulósica proveniente da depuração e lavagem ingressa entre o rotor e o estator do refinador (ver figura).
• Devido à reduzida distância existente entre ambas as partes constituintes do equipamento, as fibras modificam as suas características morfológicas.
• Existem vários tipos de refinadores:
• 1- Holandesa
• 2- Cônicos
• 3- De discos
RO
TO
R
ES
TA
TO
R
Fibras celulósicas
Ação Mecânica
dos Discos
Refinadores
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Ação Mecânica dos Discos Refinadores
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
REFINADORES
• 1- HOLANDESA
Rotor
Estator
Suspensão fibrosa
-mais refinada-
Suspensão fibrosa
-menos refinada-
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• 2- CÔNICO
Estator Rotor
Estator
Rotor
Estator
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• 3- DISCOS
Estator
Rotor
Estator
Rotor
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
De maneira geral, o efeito do refino em polpas
químicas é comumente dividido em 4 efeitos
principais:
1. Fibrilação da superfície externa da fibra;
2. Aumento da flexibilidade devido a
fibrilação interna ou delaminação;
3. Encurtamento das fibras ou Corte das
fibras;
4. Formação de finos.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Efeitos da Refinação
Secundários
Primários
Fibrilação
Interna Fibrilação Externa
Produção de
Finos
Corte das
Fibras
Volume Específico M P - -
Flexibilidade M P - P
Superfície Específica P M M -
Comprimento da Fibra - - P M
Absorção de Água - P P P
Porosidade P P M -
Superfícies unidas por
Pontes de Hidrogênio M P P -
Densidade M - P -
Lisura P P - -
Índice de Rasgo P M P P
Alongamento P P P P
Obs. : M = Muito //// P = Pouco .
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Fibrilação externa:
Apesar de algumas discordâncias entre alguns
pesquisadores, a fibrilação externa possui grande
influência no desenvolvimento da resistência do
papel. As microfibrilas liberadas das camadas mais
externas são constituídas principalmente de
hemiceluloses o que aumenta a possibilidade de
ligações entre as fibras vizinhas.
A fibrilação externa é facilmente observada por
meio de microscópio eletrônico. As fibrilas ou
lamela fibrilar é atacada na superfície da fibra. No
primeiro estágio da fibrilação externa há um
arrancamento das fibrilas da superfície da fibra e
formação de finos. O aumento do tempo de
refinação aumenta o grau de refino, assim como a
quantidade de finos na polpa.
Dependendo da ação das forças durante o refino,
mais ou menos fibrilas são removidas da superfície
das fibras.
Fibrilação externa, produto da refinação.
(Photo: John Crist and Ron Teclaw)
Lightly brushed, bleached southern kraft fiber
Pulp technology and tratment for paper –james d’A.
Clark-pág.285
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Fibrilação interna:
Talvez seja este o principal efeito da refinação
visando uma boa formação da folha
posteriormente.
As fibras possuem em sua estrutura grupos
hidroxilas que estão presentes na celulose e
hemiceluloses ligados por ponte de hidrogênio.
Quando a fibra entra em contato com a água
dá-se início a hidratação. Todavia, quando a
pasta é refinada acentua-se a hidratação,
devido as pontes de hidrogênio existentes
serem rompidas mediante a ação mecânica
entre os discos refinadores. Os grupos
hidroxilas libertados a partir daí se unem,
agora com as moléculas de água. Estes efeitos
produzem um arrancamento total ou parcial
das camadas mais externas (fibrilação externa)
facilitando a entrada de água nas partes mais
internas das fibras provocando os fenômenos
de hidratação e inchamento.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Alguns autores citam que a
fibrilação interna produz uma
ruptura das ligações por ponte de
hidrogênio, existentes
inicialmente no interior das fibras,
entre moléculas de celulose e
hemiceluloses, e as transforma
em novas pontes de hidrogênio,
agora com os grupos hidroxilas
das cadeias de celulose e
hemiceluloses e as moléculas de
água (ver figura ao lado),
produzindo o inchamento da fibra
(hidratação).
Hidratação de uma fibra.
Antes da refinação
Depois da refinação
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Ponte de hidrogênio
O oxigênio de uma molécula atrai hidrogênios de outras
moléculas de água, pois o negativo atrai o positivo,
estabelecendo uma ligação extremamente importante
entre moléculas de água, chamada ponte de hidrogênio.
Essa interação, criada pelas pontes de hidrogênio, é a
responsável pela grande maioria das propriedades da
água e, em particular, pelo fato de a água ser líquida à
temperatura ambiente, enquanto, em geral, outras
moléculas de tamanho semelhante são gases.
Para que a molécula de água possa se comportar como
uma molécula de gás (vapor), ela deve quebrar essas
pontes de hidrogênio que a unem a moléculas vizinhas
e isso custa muita energia. Apesar de ser bem mais
fraca que as ligações iônicas (transferência completa de
elétrons) e covalentes (compartilhamento de um par de
elétrons), essa ligação é mais forte que a maioria das
outras ligações entre moléculas.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Corte das fibras:
O encurtamento da fibra é o terceiro efeito primário atribuído ao refino.
Vários são os fatores que explicam o corte das fibras durante a refinação:
Uma fibra é cortada pela ação das lâminas do refinador;
Fibras rígidas e de parede delgada apresentam maior tendência de corte;
Baixas concentrações de fibras nas áreas refinadoras, como é o caso de
refinos à baixa consistência;
Outros fatores tais como: pontos de maior tensão aplicados na fibra,
regiões potencialmente mais fracas na própria parede da fibra entre outros.
Corte
Longitudinal
Corte
Transversal
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Formação de finos:
Os finos formados durante o refino são
chamados de finos secundários. Os finos
originam-se principalmente da parede
primária e da parede secundária (S1)
removida durante os primeiros estágios de
refino, resultado da fibrilação externa e
corte das fibras.
Os finos individualmente possuem a forma
de pequenos cilindros ou placas. A
importância dos finos nas propriedades do
papel é bastante discutida, já que para
alguns autores a presença dessa fração
não representa benefícios para o papel.
Contudo, para determinados tipos de
papéis onde as propriedades óticas são
importantes, a influência dos finos é
considerável.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Ação do refino no desenvolvimento das
resistências no papel:
Fibras colapsadas na superfície de papel.
(Photo by John Crist and Ron Teclaw)
Com o aumento do grau de refinação:
aumenta a resistência a tração;
aumenta a resistência ao arrebentamento;
aumenta a resistência a dobras duplas
diminui a resistência ao rasgo;
diminui a opacidade (o papel fica translúcido);
diminui a espessura;
aumenta a lisura.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Grau de Refinação ºSR(escala relativa)
Estouro
Tração Volume específico aparente
Energia de deformação
Porosidade
Rasgo
Opacidade
20 40 60 80
Pro
pri
ed
ad
es d
o P
ap
el
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Com base na figura anterior, observa-se que a resistência à tração tende a
subir rapidamente no início do refino até atingir um valor máximo onde
começa a decrescer o valor da propriedade. Esse comportamento pode
variar de acordo com as condições de refinação, mas o formato da curva não
se altera significativamente.
Para alguns autores a resistência ao arrebentamento é uma característica do
papel que depende da força das ligações entre fibras e do comprimento
médio das fibras. O aumento do grau de refinação promove um aumento da
propriedade até que a refinação excessiva promove uma queda na
propriedade.
Com relação a resistência ao rasgo, segundo alguns autores, os fatores que
mais afetam esta propriedade é o comprimento de fibras e, em menor
importância a ligação entre elas e resistência intrínseca da própria fibra. O
aumento do grau de refino, principalmente no início do refino eleva o valor da
propriedade até que ao iniciar os processos de encurtamento das fibras
provoca uma redução da resistência ao rasgo.
A porosidade aumenta com aumento do grau de refinação, tanto no
tamanho, como na distribuição e forma dos poros, o que aumenta a
resistência a passagem de ar do papel formado.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Grau de Refinação ºSR(escala relativa)
°SR
Uniformidade
Formação
Tração
Estouro
Dobras duplas
Maciez
Densidade
Resistência ao ar
Dureza / flexibilidade
Lisura
Formação de finos
Freeness
Estabilidade dimensional
Permeância ao ar
Rasgo
Bulk
Aspereza
PR
OP
RIE
DA
DE
S D
O P
AP
EL
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
APARELHO SHOPPER
RIEGLER
A = recipiente onde será vertida a suspensão de 2g/l
Tela = malha metálica onde ficarão retidas a maior
parte do material fibroso
N= copo graduado especial
A
Tela
N
100oSR
0oSR
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• O parâmetro que nos permite comparar o
grau de refinação entre uma polpa e outra é
conhecido como grau Schopper Riegler,
simbolizado como oSR.
• O grau Schopper Riegler é uma medida
direta da quantidade de líquido que
atravessa uma peneira padronizada.
• Indiretamente é uma medida da quantidade
de água retida pelas fibras na polpa.
• Quanto menor for o volume de líquido
drenado (alto oSR) maior será o grau de
refinação e vice-versa.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Uma suspensão fibrosa de 2 g/L é colocada
num recipiente para depois escoar através de
uma tela de malha fina, onde se depositará o
material fibroso.
A água drenada dirige-se para um funil que
possui na sua parte inferior dois orifícios
calibrados.
O volume de água que sai pelo orifício lateral
é acumulado num copo especialmente
graduado onde 0 oSR = 1000 mL e 100 oSR =
0 mL e cada 1oSR equivale a 10 mL.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• A medição do grau de refinação não
garante que a mesma foi efetivamente
realizada.
• Isto é, a presença de muitos finos ou
pedaços de fibras mesmo atingindo um
determinado grau de refinação (na
leitura) na realidade podem estar
mascarando a deficiência do processo
de fibrilação.
• Qualquer modificação na concentração
da suspensão fibrosa (2g/L) envolverá
um procedimento de correção da
leitura feita, evitando-se trabalhar com
dados errôneos.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Co
rre
çã
o d
a le
itu
ra f
eit
a
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Ex1 : Realizado o ensaio e feita a leitura o operador determinou um °SR de
43°SR em 2,5 gramas/seca de massa - ponto A, logo a correção deverá ser feita
para uma massa de 2 gramas/secas sobre a curva ou tomando uma curva
imaginária paralela a curva mais próxima.
Portanto obtém-se o ponto B, logo o valor correto do °SR para este exemplo será
igual a 38°SR.
Ex2 : Realizado o ensaio e feita a leitura o operador determinou um °SR de
46°SR em 2,5 gramas/seca de massa - ponto C.
Portanto seguindo a mesma sistemática aplicada ao exemplo anterior obtém-se o
ponto D, logo o valor correto do °SR para este exemplo será igual a 40°SR
Entendido a sistemática se o operador obter no ensaio um SR de 30°SR em 1,0
gramas/seca de massa qual será o valor real do °SR?
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Outra forma de expressar o grau de refinação é
conhecido como CSF (Canadian Standard
Freenes). Este tipo de leitura é mais utilizada em
processos do tipo PAR e em países do hemisfério
Norte (Canadá, Finlândia, etc), sendo uma
medição indireta da quantidade de água liberada
pela polpa.
• O equipamento utilizado também possui um copo
especialmente graduado porém mantém uma
relação inversa com o grau Schopper Riegler, isto
é, valores altos de oSR corresponderão sempre a
baixos valores CSF. Assim uma polpa muito
refinada terá baixo CSF.
• Isto pode ser observado em uma tabela de
conversão de CSF para °SR.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Mudanças no comprimento médio das fibras e do grau de hidratação
Grau de refinação em ºSR
Co
mp
rim
en
to d
as
fib
ras
em
mm
3,42
3,12
20 39 45
2,37
A
B
C
1
∆L
∆L1
∆h
∆h1
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Onde:
A = Propriedades iniciais da polpa não refinada;
Amostra B = Características finais da massa com uma refinação de 10 minutos;
Amostra C = Características finais da massa com uma refinação de 20 minutos;
h e h1 =Aumento do grau de hidratação (variação de refinação)
L e L1 = Mudança do comprimento médio da fibra, em porcentagem do
comprimento inicial;
, 1, = Ângulos;
Obs: O aumento da hidratação da polpa em ºSR e o encurtamento do
comprimento médio da fibra é expresso em porcentagem do comprimento médio
inicial.
Equação do coeficiente de refinação (K):
Kh
Ltg
Significado do coeficiente de refinação:
K 1,1 Refinação severa, predominante o corte das fibras;
K = 1,1 a 1,4 Refinação média;
K 1,4 Refinação suave, predomina a hidratação.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Amostra B
h = 39 – 20 = 19
L = (3,42 – 3,12) / 3,42 = 0,30 / 3,42 x 100 = 8,77
Como K = 19 / 8,77 = 2,17
tg = K = 2,17 refinação suave
Amostra C
h = 45 – 20 = 25
L = (3,42 – 2,37) / 3,42 = 1,05 / 3,42 x 100 = 30,70
Como K = 25 / 30,70 = 0,81
tg = K = 0,81 refinação severa
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Na refinação, uma determinada
quantidade de energia é aplicada às
fibras para promover os efeitos antes
estudados. Essa energia pode ser
aplicada de formas diferentes.
• É neste ponto que é importante
conhecer e entender o significado de:
Energia e Pressão Específica;
Intensidade ou Potência.
Variáveis de processo
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
ENERGIA ESPECÍFICA • A Energia Específica da refinação é a energia
realmente absorvida pelas fibras por unidade de massa refinada (kW/t ou HP/t).
• Para o cálculo desse valor, deve-se subtrair da potência total aplicada ao refinador a energia utilizada pelo equipamento trabalhando sem carga (só com água e com os discos afastados).
• Uma vez definida a potência do motor do refinador, dimensiona-se a pressão específica máxima que se poderá aplicar.
• O consumo de energia durante o refino, depende de todos os outros fatores que influem na refinação.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
ENERGIA ESPECÍFICA O fator que limita a máxima energia que pode ser aplicado por um
determinado refinador a um certo tipo de fibra, é a carga específica
máxima.
Essa energia tem uma relação
direta com a pressão aplicada entre
os discos por área de refinação
(Pressão Específica).
Altas pressões levarão à obtenção
de altos graus de refinação
podendo comprometer a qualidade
da massa.
RO
TO
R
ES
TA
TO
R
Fibras celulósicas
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
É uma medida da severidade com que é aplicada a energia
disponível durante a refinação.
INTENSIDADE DA REFINAÇÃO
Alta intensidade favorece ao corte, enquanto
que baixa intensidade favorece a fibrilação.
Alta Intensidade Baixa Intensidade
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
“Uma fibra sozinha se altera fisicamente quantas vezes é golpeada e tão quanto forte é o golpe de cada vez”
Se a intensidade de refinação é baixa ocorre:
Uma grande fibrilação;
Um menor corte das fibras;
Uma melhoria na propriedades do papel;
Um maior tempo para o mesmo grau de refinação.
Se a intensidade da refinação é alta ocorre:
Uma fibrilação média;
Um maior corte das fibras;
Um menor tempo para o mesmo grau de refino.
INTENSIDADE DA REFINAÇÃO
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Existem várias teorias explicando este parâmetro, uma
delas é a chamada Teoria da Carga Específica de Borda
como sendo a energia especifica dividida pelo
comprimento de corte das lâminas por unidade de
tempo.
• A sua fórmula de cálculo é:
• Onde,
• Ws = carga específica de borda (W.s/km);
• Et = potência total aplicada ao refinador (W);
• Eo = potência utilizada em vazio (W);
• Ls = comprimento das lâminas por unidade de tempo
(km/s)
Ls
EoEtBs
Ws
INTENSIDADE DA REFINAÇÃO
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• O cálculo da variável “Ls” é característica fornecida pelo fabricante, considerando entre outras coisas a largura das lâminas, o número de lâminas (rotor/estator) e a interseção das bordas das barras do refinador.
• Uma intensidade baixa de refinação (Carga Específica de Borda, baixa) promove uma maior fibrilação interna, menos corte das fibras e um desenvolvimento satisfatório das propriedades do papel.
• Para cada tipo de fibra existe um determinado “Ws” para se obter um determinado grau de refinação. (ver gráfico)
• Podemos aplicar o mesmo valor de Ws para fibra curta e fibra longa?
INTENSIDADE DA REFINAÇÃO
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Não. Porque o Ws aplicado numa fibra curta
para se obter um determinado grau de refinação,
não será suficiente para promover os efeitos de
fibrilação quando aplicado este mesmo valor
numa fibra longa, ou na situação contrária, o Ws
aplicado numa fibra longa para se obter um
determinado grau de refinação, ultrapassará o
valor do Ws de uma fibra curta para o mesmo
grau de refino, causando uma refinação severa
onde irá predominar o corte das fibras
prejudicando as propriedades relacionadas à
resistência do papel.
• É por isso que sempre que temos tipos de fibras
diferentes a serem refinadas, é aconselhável
refiná-las separadamente.
INTENSIDADE DA REFINAÇÃO
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Concluindo, a ação do refino poderá ser modificada através da:
Quantidade de energia aplicada.
Mudando a distância entre os discos através do movimento do disco estacionário:
Aproximando os discos para aumentar a energia.
Afastando os discos para diminuir a energia.
Intensidade de energia.
Mudando o desenho das barras nos discos:
Adicionando barras para diminuir a intensidade de energia.
Removendo barras para aumentar a intensidade de energia.
Lembrando que:
Alta intensidade de energia favorece ao corte;
Enquanto que baixa intensidade de energia favorece a fibrilação
ou hidratação, desejável no processo de refinação.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
ângulo
O desenho do refinador possui grande efeito na ação do refino.
Entre eles podemos destacar o efeito da configuração das lâminas na refinação:
Uma das partes mais importantes da refinação é o disco, a ação de refinação ocorre
entre os discos (estator e rotor).
Quanto mais acentuado for o ângulo menor será o tempo de residência da massa
dentro do refinador (efeito bombeante) e portanto melhor será o resultado da refinação.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Espessura das Lâminas:
• A largura das lâminas afeta o resultado da operação; lâminas largas favorecem a
hidratação e a fibrilação, enquanto que as estreitas tem tendência a cortar as fibras.
Observando que esta afirmação é considerável quando se trata de uma só lâmina.
Caso seja avaliada em conjunto, uma redução na largura da lâmina proporcionará
uma maior quantidade de lâmina por área o que ocasionará uma distribuição da
energia específica, prevalecendo a hidratação e a fibrilação.
• As lâminas são limitadas pela resistência do material, dando ao revestimento uma
durabilidade suficientemente grande para usos práticos.
• O espaçamento mínimo é limitado pelo entupimento das fendas.
A,B,C º = Largura, Canal, Altura e o Ângulo
• A redução da espessura das lâminas e o
espaçamento, faz com que ocorra um
aumento do número de arestas para uma
mesma potência aplicada, o que provoca um
maior número de impactos sobre as fibras, e
diminui o tempo de retenção para um
mesmo grau de refinação,
consequentemente, menor consumo de
energia.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
ÂNGULO LÂMINA
MAIOR
Menos Corte
Mais Bombeamento
Mais Hidratação
Fibra Longa
MENOR
Mais Corte
Menos Bombeamento
Menos Hidratação
Fibra Curta
Influência do ângulo e da espessura das laminas na refinação
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Características da Guarnição
ANGULO ESPESSURA/CANAL DAS LAMINAS
10°
0°
7°30”
Maior Hidratação
Fibrilação
Maior Corte
5 mm
4 mm
3 mm
Fibra Longa
Corte
Fibra Curta
Hidratação
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Arranjo dos Refinadores • Os refinadores podem trabalhar, com disposições em série ou em paralelo.
• O arranjo em série apresenta as seguintes vantagens:
Pressão específica pode ser baixa uma vez que as fibras passarão por mais de
um refinador;
O grau de refino poderá ser melhor controlado, uma vez que se pode ajustar e
manter os refinadores trabalhando em condições semelhantes;
Recomendado para quando se desejam altos graus de refinação.
• Como desvantagens do sistema em série, podemos destacar:
Aumento de temperatura gradual ao passar por cada refinador pode levar a
aumentos de temperaturas indesejadas;
Não recomendados para baixos graus de refino e grandes produções.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
• Os sistemas em paralelo por sua vez apresenta as seguintes vantagens:
Maior facilidade de controle das pressões de entrada e saída do refinador;
Pela vazão ser menor e dividida, há uma maior retenção de massa nos discos;
Recomendado para grandes produções e baixos graus de hidratação.
• Como desvantagens destacamos:
Alimentação exige controle na divisão igual do fluxo pelas linhas;
Requer maior pressão específica.
Arranjo dos Refinadores
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Entre as variáveis de processo podemos ainda
destacar:
Consistência da massa:
A consistência da suspensão fibrosa submetida ao refino é um parâmetro
que o afeta consideravelmente. Assim, se constatado praticamente que as
baixas consistências favorecem a ação de corte. Ao ser aumentado a
consistência o efeito de corte diminui e aumenta a fibrilação. O intervalo
mais usual de consistência na operação de refino é de 3,5 a 6%.
A importância de se manter constante a consistência da massa esta em:
Aumentar a probabilidade de formação do colchão de massa;
Maximizar a vida útil do disco;
Minimizar variações do grau de refino.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
0 2 4 6 8 10 12 14
70
50
30
10
2,50 %
3,80 %
4,90 %
Grau
de r
efi
nação
Passagens
INFLUÊNCIA DA CONSISTÊNCIA
Gráfico 3
Os principais problemas com a refinação a baixa consistência são:
Se não houver massa, a distância entre os discos não pode ser
mantida, ocorrendo redução da vida útil dos discos;
Fraco desenvolvimento da fibra, incluindo o corte das fibras.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Taxa de fluxo do refinador:
Todo refinador tem uma taxa mínima e uma taxa máxima de fluxo.
Operando abaixo ou acima da taxa de fluxo, pode causar uma operação
deficiente e ainda aumentar os custos de manutenção do refinador.
Os problemas mais comuns com altas taxas de fluxo são:
Queda de pressão através do refinador;
Motor na máxima potência, maior consumo de energia;
Requerem discos mais grossos, ou seja canais mais largos para atender a
vazão.
Altas taxas
de fluxo:
Rotor
Estator
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
A influência da vazão no refino é semelhante a influência da consistência,
mantendo-se a vazão de massa seca constante, a carga específica de
refinação é igual.
A pressão de alimentação está interligada com consistência da polpa e
com o desenho da área refinadora. Como para o eucalipto se utiliza a
distância entre as facas de 3 mm ou menos e consistência de até 6%, se
a pressão de alimentação for baixa, haverá a obstrução dos canais.
Recomenda-se os valores 2,5 kgf/m2, ou mais, na entrada dos
refinadores de discos com as consistências entre 5 e 6%.
100
0 10 30 50 60 70 90
80
60
40
20
0
65 l/min
90 l/min
120 l/min
Força específica (KWh/100 Kg)
Gra
u d
e r
efi
nação
INFLUÊNCIA DA VAZÃO
Gráfico 6
0 2 4 6 8 10 12 14
70
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Passagens
Gra
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efi
nação
65 l/min
90 l /min
120 l /min
INFLUÊNCIA DA VAZÃO
Gráfico 5
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
Os problemas mais comuns com baixas taxas de fluxo no refinador são:
Pequeno colchão de massa entre os discos permitindo que os discos se
encostem, contribuindo com a diminuição da vida útil dos discos;
Refinação ineficiente (energia x tratamento), contribuindo para uma pior
operação na máquina de papel e qualidade inferior do papel produzido;
Aumento da geração de finos;
Aumento do corte nas fibras, contribuindo para a redução de seu comprimento.
Baixas taxas de fluxo:
Rotor
Estator
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Viscosidade da Fibra
• A influência da viscosidade sobre a tração não é muito acentuada nas polpas sem refinar, porém, a medida que aumenta o refino , esta influência é nítida.
• Contudo, para viscosidades abaixo de 10cps, os valores de resistência a tração, obtidos com o refino, são extremamentes baixos, ou seja, não se desenvolve tanto quanto naquelas acima de 10cps.
• O rasgo aumenta mais ou menos proporcionalmente a viscosidade. Para baixas viscosidades quase não se nota o desenvolvimento do rasgo com o refino. Já, para altas viscosidades, há um ponto de máximo rasgo com o refino. Observamos que para o mesmo tipo de fibra e o mesmo tempo de refino para se atingir um determinado oSR, cai drasticamente com a diminuição da viscosidade.
III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE
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