Refinacao[28911]

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE Refinação

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

Refinação

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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.

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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.

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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.

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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.

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FIBRA CELULÓSICA

Macrofibrila

Microfibrila

Micelas

Cadeias de celulose

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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

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Ação Mecânica dos Discos Refinadores

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REFINADORES

• 1- HOLANDESA

Rotor

Estator

Suspensão fibrosa

-mais refinada-

Suspensão fibrosa

-menos refinada-

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• 2- CÔNICO

Estator Rotor

Estator

Rotor

Estator

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• 3- DISCOS

Estator

Rotor

Estator

Rotor

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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.

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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 .

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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

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

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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

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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.

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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.

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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.

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

Co

rre

çã

o d

a le

itu

ra f

eit

a

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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?

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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.

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

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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

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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.

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

Page 54: Refinacao[28911]

III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

Page 55: Refinacao[28911]

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

Page 56: Refinacao[28911]

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.

Page 57: Refinacao[28911]

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.

Page 58: Refinacao[28911]

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.

Page 59: Refinacao[28911]

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

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III SEMINÁRIO DE PAPEL E CELULOSE

Características da Guarnição

ANGULO ESPESSURA/CANAL DAS LAMINAS

10°

7°30”

Maior Hidratação

Fibrilação

Maior Corte

5 mm

4 mm

3 mm

Fibra Longa

Corte

Fibra Curta

Hidratação

Page 61: Refinacao[28911]

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.

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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

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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.

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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.

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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

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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

50

30

10

Passagens

Gra

u d

e r

efi

nação

65 l/min

90 l /min

120 l /min

INFLUÊNCIA DA VAZÃO

Gráfico 5

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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.

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