Benefícios latentes em sistemas de vapor e
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Artigo TØcnico Technical Ar icle Art culo TØcnico Benef cios em Latentes Sistemas de Vapor detailed survey e ons Condensado para de Hidden and rameters MÆquinas sate of of the design pa operating conditi existing Steam and Conden an Syrtem may reveal hidden potenti alfor overallperformance improvement Papel In order to develop such analysis what requires drying process knowledge and in paper machine steam and condensate Systems Beneficios latentes en Sistemas de Vapor y Condensadopara MÆquinas de Papel benef ts design experiente the co steam systems operation of ful to and explore tial finto convem The contribute fzts such to as generate important bene paper saving quality improvement better cost words ey ma optimized system will creasedproductivity directly the those poten the paper advantages for nufacturer energy expert willbe very use an ciency and in eff factors that affects of production control steam systems cascade thermocomprzssor training productivi quality ty paper tais Autor Afonso H Mendes como do papel gia chave Palavras se produtividade qualidade do papel redu ªo de qualidade consumo de ener operacional eo de produtividade fatores que refletem diretamente custo de da maximiza ªo amelhor eficiŒncia aumento sistemas de vapor cascata termocompressor treinamento a a controle do no produ ªo Introdu ªo SumÆrio ge Um estudo detalhado das caracter s ticas de projeto de ra ªo um e das condi ıes densado pode revelar potenciais latentes a melhoria do Para a de ope Sistema de Vapore Con seu e a existŒncia de significativos para desempenho global realiza ªo desta anÆlise que exi conhecimento do processo de gem e do papel pa ªo um o Ø secagem de de partici e remo ªo da Ægua contida profissional especializado o processo experiŒncia Ø conveniente para mar esses se ªo de projeto e com instala ªo desses sistemas de A seca explorar potenciais fabricante de a e transfor em vantagens para papel O sistema otimi zado produzirÆ beneficios importantes papel uma folha ap s na de desaguamento mec nico por prensagem O papel deve efeitos adversos no da mÆquina runnability seco rapi e sem pro ser damente de forma uniforme vocar mÆquina responsÆvel pela evapora ªo a funcionamento e na qualidade Afonso H Mendes CENTRE Consultoria e Representa ªo Ltda Campinas SP graduado em Engenharia ElØtrica pela Universidade Estadual de Campinas UNICAMP de treinamento e especializa ªo nos EUA Atua na Indœstria de Papel e Celulose desde 1980 tendo assumindo vÆrios cargos de gerŒncia e de dire ªo na Beloit Industrial Ltda no per odo de 1983 a 2001 com cursos O PAPEL o mar o 2002 Artigo TØcnico Technical Ar icle Art culo TØcnico da folha processo este que pela alta demanda de para realizar energia requerida Nessa fun ªo essa caracteriza se etapa onde aproximadamente 96 da quanti dade total da que Ægua remanescente na sai das prensas serÆ removida vado consumo de energia folha ele o resultante da Ø dificuldade de extra ªo da Ægua pois tafase doprocesso aÆgua nªo se mais nas na forma livre como anteriores de desaguamento agora se no interior das fibras de tra sua presa de cesso etapas encon papel Utilizando a condensa ªo fonte de calor para como o pode consumir mais de duas ladas de ou superficie por meio de pontes hidrogŒnio de vapor nes encontra tonelada de vapor por tone papel se mandat rio duzida tornando deforma otimizada pro pro o seu uso pois constitui um po caracter sticas sªo conservadas essas ıes Sistemas de Uapor os do nªo recebem aaten mantidos serem nho Em geral do parte integrante da se ªo foram criados e trumento para gem ajustar o como regime de ins seca do papel por meio do controle da pressªo do res de secagem desenvolvidos vapor nos As caracter sticas dernos estªo focadas para sionamento Sªo freq entes devido em que ma de produ ªo mÆquina na da vapor redu ªo de produtividade da de qualidade mÆquina de mo runnability a a qualidade da fo seguran a D prover condi ıes para e a fle a drenagem o que clui considera ıes o proces sobre do sistema eo tipo in as fun ıes faixa de opera ªo ma eficiente consumo ou O PAPEL o acima toda a da mÆquina de for seja mo o com o 2002 ope perdas como as aumento do cus Ø com o m nimo maneira estªo cos ou atØ mentos estªo A configura ªo como os distribu dos mesmo e cilindros secado em grupos designados individuais do tem feltro quantidade pectos como os D de tipo como e como esses ele grupos 0 faixa de de vÆrios as seguintes em alguns indispensÆveis para secagem e em os pa temperaturas outros sªo de muita utilidade para dos critØrios fun ªo um re uso de de projeto se que cada expostos acima verifica de papel exige para uma configura Sistema de Uapor o em o iguais jÆ os que e requisitos serªo muito diferentes geral comparam duas quando se mais mÆquinas ou Configura ıes Para BÆsicas atender principais ou aos seja e corruga que determi seus objetivos controle da capa cidade de secagem drenagem eficien e minimiza ªo do gia alguns arranjos vidos para os consumo cada um ener Sistemas de Vapor a aplica ªo deles condicionada quisitos espec ficos As configura de foram desenvol Condensado ficando jornal embalagem gramaturas tamanho linhas de vapor mØdia pressªo que que requerem altas Em te mais adequada serÆ papel produzido imprimir escrever e termocompressores tØrmi interligados configura ªo p s se isto do cartªo tissue revestido etc passar e curso serªo o sucesso desempenho dos Sistemas de Vapor a ou Condensado Dificilmente dois sistemas chave para pontos a sua re funcionais e de secagem prØ disponibilidade de mÆquina dos Sistemas Condensado Ø vez unifeltro single tier secado ªo espec fica no cas cada condi ªo sua que por caracter sticas mec nicas se de produ ªo do papel Um dos o in para de no indicadas acima que no diferentes elementos de extra ªo pØis combinada tambØm no anel casos sªo de negativa do condensado quer baixa opera opera ªo resultado da considera ªo em de energia Nem sempre ou 0 desempenho do sistema provocando de sifªo mais adequado realizar monitora ªo fontes de interferŒncia sªo res eficiente dos secadores oarranjo projeto configu da influŒncia total sobre dos secadores etc de Vapor e Condensado xibilidade operacional CJ e forma individual capaci a lha ofuncionamento da mÆquina so radores tipo de papel mul um ou res sem componentes que fabri cata cagem papel ao tem da se ªo per considera que inclui dade de secagem e AlØm desses aspectos considera ıes Projeto o do D excessivo de consumo para mais de abordagem mÆquinas as comportamento adequa jÆveis como es uma terior do cilindro secador po a vÆlvulas sªo tais ne r metro progra do eacabam provocando efeitos indese to trŒs e sem critØrio adicionadas porØm dos sistemas requisitos de produ ªo aos linhas variedade velocidades de opera ªo pois este pa dimen reformas a mÆqui para pouca tigrade machines situa ıes no ou mesmo novas e as altera ıes a cilindros secado ıes principais atender configura ªo ou cessÆriatambØm cam conceitos praticados atu sua muita de pesos do papel produzido pecial rara com os refletem diretamente em desempe antigos ªo emanuten ªo capacita ªo de Condensa e sistemas dentes ra ªo esele ªo Os Sistemas de Uapor ªo com um bom equivocadas quanto Sistemas de Vapor e Condensado Condensa apresentam propriedades coinci almente nas com necessÆria para mente item de grande peso no custo operacional e enfoques diferentes na simultaneamente Em muitas instala de cada e de aos re mÆquina ıes mais conhecidas indœstria atualmente referem se aos na siste mas do ripo cascata pressor tanto trole de termocom forma bÆsica con drenagem por pressªo diferencial como na vapor dotipo e em sua versªo com controle de fluxo de de baixa pressªo bloca through neflcios que potencialmente recer 0 cascading ratio adequada com um mais o popular utiliza ªo de energia ver respeito figura 1 Sua principal vantagem reaproveitamento do sªo vapor de through de bloca Ø o baixa pres grupo de um cadores para alimenta ªo te na se do preceden Cerca de 80 a 90 do total do va e do tipo empregados aumento q ente carregado tamento em um de Ægua quente algum outro queira processo vapor Na produ dos os condensador tipos aprovei ou utilizado em da fÆbrica que re de baixa pressªo conseq Œncia perda e com ampla gama de velo ªo Portanto verificar muito importante as do secadores na se ªo de manter o esse nªo s novos novos sªo secagem cascading do vapor pressªo cata ou por outro sistema em toda sifıes fator maximiza ªo dados para por dado through bloca o para mas pro tambØm quan adicionados a em quantidade ser absorvida sem cia da pressªo dentro dos meio de varia ıes ser na cascata os sobreposta por configura ªo e malhas de controle para de O que a seca fun ªo das condi termocompressor Ø dispositivo um utiliza vapor de alta pressªo para re comprimir vapor de baixa pressªo blow through edescarregar amistura pressªo desperd cio de energia va que entre do siste YCSSOYCS TCYM20COM2 o faixa de opera ªo capacidade em cascata pode nas interdependŒn de opera ªo principal limita ªo grupos ma a supe deter fundamental ratio indispensÆvel da pode Em alguns casos produ critØrio Ø pri lado pode haver intermediÆria autua ver figura 2 Atualmente bastante difundidos indœstria papeleira os de energia recupera ªo muito œtil para Sistemas de em Vapor e Condensado quando te aplicados justifica A corretamen principal vantagem seuuso Ø a ximizar apressªo possibilidade do vapor secadores de forma na termocompressores seuma ferramenta tornam Figura 1 Sistema nos de vapor de baixa pressªo gera ªo limites que permitam balancear gem obten ªo dos melhores be a meiros grupos de cilindros da cas conse reformas especialmente cidades de opera ªo exigem certos cui a limitando secagem de seca dores pode atingir valores elevados espec 0 anÆlise cr tica da compatibilidade dos ªo de papØis planos de to rantir adrenagem correta dos minada pelo cascading ratio e em para da secagem p s Ø normalmente des diferen os diminui ªo de capacidade de recirculado O vapor remanescente ou consumo e tamanho e rior aque ser parte œmida do das caracter sticas opera ªo fico Taxas subestimadas provocam jeto de sistemas secadores da de taxa superestimadas provocam perda de vapore debaixa pressªo bloca through pode primeiros que de ciais de pressªo necessÆrios para ga tamanho do sifªo e Taxas por nos ıes do sifªo tipo da velocidade da mÆ condensa ªo quina sistema muito eficiente ofe podem se quais destacam defini ªo da taxa de cascateamento de Provavelmente os pende da pressªo de opera ªo da Sistemas cascata indœstria Ø Dentre nos de que ma grupos independente Sistemas do tipo cascata podem ser facilmente convertidos em sistemas com termocompressores Amodifica ªo sulta em vÆrias vantagens e re benef cios se o ajuste individual de pres destacando sªo epressªo diferencial nos de grupos secadores maximiza ªo da capacidade de e a secagem e flexibilidade de recircula ªo de descarga para o vapor que condensador do da aplica ªo o ndice opera ªo diminui Dependen de recircula ªo pode atingir 100 otimiza ªo consumo a do de energia O PAPEL o mar o 2002 Artigo TØcnico Technical Ar icle A Art culo estratØgia principal TØcnico cesso resume se ao configura ªo que as na quadrem em os pontos se ªo anterior cascata condi ıes sua utili com su de para de processo se faixa subcr tica aproximadamente linear a maneira en de regiªo de caracter stica opera ªo Controle de fluxo do vapor de baixa pressªo dimensionamento do sistema considerando apresentados a para za ªo dos termocompressores through bloca A drenagem A dos secadores por meio do controle de vapor de baixa cascata mas como sistemas em pressªo Ø opera ªo ajustado simples point set o nªo uma vez e hÆ necessi through apresenta vantagens im bloca dade de futuros ajustes A maior portantes sobre tagemdesse o mØtodo convencional de controle por diferencial de pressªo sendo mais em um recurso a ser explorado sistemas existentes para melhorar desempenho Aplica se tanto em seu siste sua fere mØtodo de controle sa ªo van se re capacidade de autocompen diante das seguintes altera ıes condi ıes de opera ªo nas varia ªo da carga de condensa ªo sada por ga Figura 2 Termocompressor com termocompressor ver figura 3 de varia ªo cau velocidade car de evapora ªo quebra da folha qualquer distœrbio maticamente do novo manter se ou processo auto no compensa ajuste no diferencial necessÆrio para drenagem a 0 automaticamente evita a inunda ªo dos secadores por meio do ajuste da pres diferencial sªo 0 durante quebras as mantØm constante de baixa pressªo nimizando da folha sistema fluxo do vapor o through bloca descargas as o para o mi con densador 0 permite pressªo aos operar usuais quando comparados Figura 3 Controle do vapor de baixa pressªo bloca through o como desgaste tas controle œlti no valores de ajuste nor mais Øadicionada extra por diferencial pois aos caso diferenciais de opera ªo na de pressªo mo com menores uma quantidade fator de seguran a dos sifıes e partes das jun rotativas por efeito de altas velo cidades de escoamento serÆ minimi zado por decorrŒncia da otimiza ªo da pressªo diferencial Sues e Barras de TurbulŒncia Considera ıes sobre caracter sticas tŒm o dos configura ªo exige uma sele ªo precisa por motivos tØcnicos penho mas mo o 2002 de desem tambØm pelo compromisso montante do investimento realizado A especifica ªo o a se componentes do sistema Cada nªo s com o e as construtivas da mÆquina influŒncia determinante sobre le ªo O PAPEL processo a ser dos equipa mentos seguindo critØrios de otimi de custo benef cio za ªo produzirÆ viabilizar para do G projeto de moder um de aplica ªo f es rotativos estacionÆrios ou de si combina ıes de turbulŒncia ras derniza ªo do sistema niza ªo A conveniente retorno um certamente produz a Ærea vapor secadores bar para jada papel secagem da economia de e velocidade da mÆquina o principal para in no assume a em que de anel condi ªo de pequeno montante barras de turbulŒncia sifıes em e com retorno e ex de turbulŒncia utiliza pressivo Barras das sifıes rotativos produzem de com imediato o secagem e redu ªo quando por da capacidade de aumento a no consumo Comsifıes estacionÆrios manda poderÆ ser benef cios de calor haverÆ na a drenagem muito conveniente para sistemas do cata do oque consumo tambØm atua de tipo na cas redu ªo mente Os arranjos apresentados nessa estabelecer um de uma combina cia para tente para e a se configura ªo adequada Sistema de Uapor do Aexplora ªo de cada anÆlise e Condensa um ou mesmo deles serÆ ªo de um arecomenda ªo de referŒn a projeto a realiza ªo arranjos Adicional disponibilizados pelo industriais poderªo facilita a considera ıes pr prias cada confi sesrecursos podem res Efeitos da curvas dos novo ou para um nos e para gerada de forma fun ªo da demanda Para ser a segunda consideradas taspara foco lha gramaturas e grades composi ªo do papel duzido Por exemplo Fine grades papØis para impressªo e um controle severo nos Exigem tambØm para o re da tempera em pressıes de opera ªo tØgia espec fica como escrita primeiros secadores mosfØricas pro uma mui final rela ªo poderÆ con poderÆ ser seguintes aos em geral causado pelo 0 cockle encolhimento irregular calizado da folha tambØm e lo ligado de temperatura distribui ªo de excesso cilindros secadores nos nos cilindros secadores D curl tendŒncia de encanoamento da folha to 0 estÆgios de nos teriores secagem pos de revestimen aplica ªo superficial amido perfil de umidade orado em fıes ou pode tinta ser deteri fun ªo da sele ªo inadequados e de si das condi ıes gerais de opera ªo 0 secagem resultante da tentati sobre va de ou da falta de corre ªo pressªo de do recursos vapor de umidade perfil nos de controle da secadores AlØm dos pontos citados acima arranjo adequado promoverÆ ajuda tra na solu causam ªo perda de produ ªo dobras rugas estra de condicionamento do e o ex de outros problemas que subat controle de curl que comuns temperatura au devem o picking arrancamento de fibras da fo pro necessidades distin diferentes estruturas as tos casos mo as Ærea de em defeitos mais es capacida pa mes meio da por Aqualidade melhorada controle da A disponibilizado Nos secado no ou eliminados por meio do controle densado automatica umidade final do papel tura projeto de minimizados ser figura ªo do Sistema de Vapore Con e medida operadores ajustadas de secagem modifica ıes um Secagem na Muitos defeitos encontrados pel podem acompanhar diferentes em breaker mÆquina prensas Qualidade do Papel do pro opera ªo pressıes as ser mente para querem do estudo para para setc stacl ser sistemas modernos que utilizam os de gura ªo necessidade de inter a cont nua ven ªo sistema exis melhoria de desempenho Para os utilizados A automatiza ªo se ªo representamos conceitos bÆsicos para para necessitam duzindo resultados mais consistentes configura ªo final uma de tem desenvolvimento da informatiza ªo automa ªo nos primeiros secadores porØm ser aplicados recursos tomÆtica A os estudados anterior de de secagem Ø energia do pa considera se distribui ªo componentes mente serªo que elimina do diferen diminui ªo cial necessÆrio para dese qualidade primeira Ærea a cesso transferŒncia necessÆrios feitos que provocam a desclassifica de ainda maior pois alØm dos de melhoria podem utilizar pressıes positivas do processo de secagem va efeito temperatura inicial de de secagem espe Ærea referente a o Corrugating Medium sens veis produzido a ser Para size press menos ªo do papel produzido e e de se ªo na as para cada tipo grade de de capacidade excede Linerboard mo rimming abrem oportunidades para investimen tos folha peraturanos secadores para evitar de condensado o grupos da produ ªo curvas lha mediante si da encanoamento aspectos de condicionamento da fo barra de turbulŒncia fªo Velocidades e a nos pel produzido onde indicador o de combina ªo tipo o 0 determina comportamento do condensado terior dos secadores serÆ A energia que consideradas ajustes os obten ªo e as dade de secagem da uniformidade de maximiza ªo dividi da mÆ produ ªo pressıes de c ficas quanto referente quina onde da capaci entes ser secagem p s subseq ente serªo efeitos atra com deverÆ enfoque o duas Æreas em aspectos tais de qualida vapor para melhor transferŒncia de calor O PAPEL como o contro mar o 2002 Artigo TØcnico Technical Ar icle le da gases sobre Art culo satura ªo e a tesnos de elimina ªo condensÆveis nªo ar e l7 controle e sobrecarga e desgas D perdas irrecuperÆveis fazer e para os melhor o reconhecer ra ªo C os 0 normais de e de processo associados caracter sticas C Opera ªo e Manuten ªo Procedimentos ra ªo tos de sado pr prios servirem durante grupo responsÆvel adequados de flexibilidade operacional na operacional e de progra de capacita ªo do pessoal em con se em meios transformam tivospara melhoria na posi capacita ªo manuten ªo e operadores engenheiros dade do de processo ªo mentos dos par metros de projeto das condi ıes petŒncia operacionais para encontrar problemas e para a impres Ø oentendimento cind velpara a e e a com causa otimiza ªo de opera da mÆquina pr prio sistema em ou res s respeito sistŒmica em de condi ıes certamente limitantes do e identificarªo nesses temente explorados de manuten ªo e operadores trei nados estarªo capacitados D considerar as em 17 discutir ªo as de energia a aspectos de risco de seguran a para normas opera ªo os e bÆsicas da se edos equipa por eCondensado individuais D compreender as estratØgias con trole dos par metros de secagem D fazer o arranque do sistema componentes individuais O PAPEL o mo o 2002 ou dos como e na de recursos produtiva podem ou compra de ser operacional e o e controle adequado dos flu xos de vapor por desbalanceamento de inunda ªo elimina ªo de perdas a e quebras da folha r i 1 r r Dryer Drainage Systems em Deutsch P Editors im chines TAPPI Ali Afzal formance raci 2000 PRESS 1999 3 Improving Dryer TAPPI Effects on Per Journal May 4 Huntoon Charles Drying da capacidade obtidos Steam and Condensate Systems for Paper Ma evita pois Journal 2 Krumenacker R Nov 1999 melhoria na Move Into The Fast Lane TAPPI R Quality Paper malcing and Coating Practical Aspects of Pressing and Drying com na TAPPI 5 1982 Mendes Afonso equipamentos T Spoiler Bars Aplica ıes e H Be timo dos Sistemas nef cios de Vapor sistema 1 Hill Kenneth C McEnroe re nenhum investimento O desempenho ma seca maior consistŒncia da produti tambØm que aumentos da capacidade de r investimentos de capital desnecessÆ rios jÆ pouco de aumento pela os conserva ªo na da eficiŒncia onaliza ªo de secagem do Sistema de Va mentos vidade no da qualidade a diversas situa ıes fun ıes portantes quer seja da mÆquina de secadores profissi um onal especializado resultarªo cos tempo e o Kenneth L Timm Gerald L econ micas vantagens tØcnico tØcni produ ªo a mais estÆvel potenciais sado processo Sistemas de permitem produ ªo C permitem sistemas convenien por maximizam fato latentes quando sidentes os gem e da confiabilidade do C melhoria associados Os benef cios Eflci opera os desempenho total os e Condensado otimizados ximiza ªo detalha e e de opera ªo com cional do Sistema de Vapore Conden Engenheiros de C de de quali projeto meios para corrigi lose para Vapor melho conjunto investiga ªo criteriosa nas damentais de valor para ou perdas significativas ou Produtividade Qualidade Œnciaconstituem ostrŒs par metros fun cui sem o e sempenho do sistema papel produzido A visªo da equipa pro modifica ıes introduzi energia de produtividade de O bom conhecimento dos ao prÆticas de engenharia de projeto resultando produtividade tØcnicos a dado necessÆrio res uma de frente eficiŒncia configura ªo mesmo no de o e grama de produ ªo da mÆquina de pa das manuten ªo preventiva junto n veis trabalho de busca dos melhores monitora ªo Sistemas de os pela opera ªo do sistema monitoramento adequado do de Condensado nªo sªo mantidos devido senvolvimento de procedimentos de mas em C muitos casos e pel como resultados de eficiŒncia operacional A Vapor ferramentas anos para o ope Sistema de Vapore Conden um foram aperfei oados para a para dos equipamen amanuten ªo e Conclusªo Em construtivas da capacita ªo tØcnico operacionaldo manuten ªo do Pessoal de capacita ªo nos se mÆquina situa ıes cr ticas em foco principalmente requisitos s problemas operacio paradas executar emergŒncia e guintes pontos nais etomar medidas corretivas componentes de acionamento tambØm opera ªo a desempenho eficiŒncia da mÆquina na monitorar ajustes necessÆrios de secadores que inunda ªo provocam nªo s como TØcnico Condensado poderÆ ser 23 al can ado apartir do estudo conside Congresso Anual ABTCP 1990 L J
