Monitoreo remoto en línea del potencial zeta mejora el wet-end en la fabricación de papel

La fabricación de papel es un proceso complejo y dinámico con muchas posibilidades de ajustes e influencias en una planta de producción compleja. Mediante automatización de alto nivel y monitoreo de producción, es posible aumentar la eficiencia del proceso. Al comenzar la fabricación de papel en el área del wet-end, el monitoreo del entorno de carga (carga de partícula y potencial zeta) es extremadamente importante.

Condiciones de carga poco claras pueden llevar a pérdidas en calidad del producto, disturbios en el proceso de producción y mayor consumo de aditivos. Un control permanente es especialmente importante si se usan diferentes aditivos químicos, que se supone aseguran un proceso de producción bien funcional y ciertos requisitos de calidad del papel base y producto terminado. Tener información sobre las condiciones de carga disponible ayuda a optimizar la dosificación de aditivos a lo largo de todo el proceso wet-end y permite a los técnicos e ingenieros del molino obtener una buena visión general del estado.

Dispositivos de prueba, que proporcionan esta información necesaria, son por ejemplo el CAS touch! Sistema Analizador de Carga y el FPA touch! Analizador de Potencial de Fibra. Estos dispositivos se usan en el laboratorio y su aplicación es bien conocida para los fabricantes de papel. Además de los métodos probados utilizados, ambos dispositivos ofrecen características para un manejo efectivo, amigable e intuitivo. Especialmente los proveedores químicos aprecian su tamaño pequeño y peso ligero para transporte conveniente. Están listos para uso inmediato después de desempacar, ya que no se necesitan componentes adicionales para ensamblar.

Sin embargo, a medida que la automatización y digitalización juegan un papel creciente en la industria del papel, como en la mayoría de otras industrias también, las mediciones automáticas, que proporcionan datos confiables y precisos en tiempo real del proceso, se vuelven cada vez más importantes para cumplir requisitos sostenibles, ecológicos y de eficiencia de recursos. Tales mediciones en línea tienen varias ventajas al mismo tiempo: no es necesario tomar muestras de la máquina y medirlas, los resultados están disponibles en tiempo real, lo que permite una intervención inmediata en el proceso, si este no funciona bien o ocurren problemas de calidad. Estos datos en tiempo real no solo pueden transferirse al sistema de control de proceso; también pueden transferirse a cualquier nube de datos en cualquier parte del mundo, lo que permite el manejo en red de problemas por expertos, que no necesariamente tienen que estar en el sitio.

Uno de esos dispositivos en línea es el emtec FPO Analizador de Potencial de Fibra en Línea. El dispositivo mide el potencial zeta de las fibras automáticamente y directamente en la máquina de papel. Realiza muestreo, medición y limpieza, tiene un esfuerzo de mantenimiento muy bajo, y puede instalarse en varios puntos de la máquina de papel (dos puntos de conexión posibles), tomando muestras alternadamente antes y después de puntos de dosificación de aditivos, por ejemplo. El FPO puede realizar un máximo de seis mediciones por hora, aunque cuatro mediciones por hora son estándar, dependiendo de ajustes de proceso. El principio de medición del dispositivo en línea es idéntico al principio de medición del instrumento de laboratorio. Ambos determinan el potencial zeta de fibras en suspensiones en el área wet-end de máquinas de tisú, papel y cartón, usando la ecuación de Helmholtz y Smoluchowski.

Los datos de medición incluyen la carga superficial de fibras (potencial zeta de fibra), potencial de corriente, conductividad, valor pH y temperatura, y se transfieren constantemente al sistema de control de proceso, donde los cambios de la carga de fibra (p. ej., por química) se vuelven visibles inmediatamente. Esto hace del dispositivo una herramienta muy útil para el control de calidad, y apoya fácilmente la optimización de proceso y mejora de calidad.

Para optimizar el uso de químicos en el proceso, manteniendo la calidad en el mismo nivel, el FPO Analizador de Potencial de Fibra en Línea ayuda a determinar la cantidad óptima de aditivos químicos, como atrapadores de basura aniónica / agentes fijadores, agentes de encolado, agentes de resistencia en húmedo y seco, blanqueadores ópticos, suavizantes y colorantes. Además, el conocimiento del potencial zeta apoya en diferentes aplicaciones: es decisivo para la retención máxima posible de finos, cargas, colorantes y resinas, para el encolado interno óptimo, para la neutralización de efectos negativos de basura aniónica, incluyendo arrastre de molino de pulpa, para el cierre del sistema de agua de retorno, reciclaje de producción recubierta, deshidratación de lodos, así como para la eficiencia máxima de pasos de proceso individuales adicionales.

Un buen ejemplo, que ilustra muy bien el beneficio de usar el dispositivo, es un molino de papel, que produce diferentes productos de papel de forma alterna y ambos tipos de productos finales de papel tienen que cumplir estándares muy diferentes. Cambiar la producción de un producto a otro, por ejemplo, de papel higiénico a papel de cocina, requiere al menos cambios en la mezcla de químicos añadidos al proceso. El cambio de químicos o el ajuste de la cantidad de ciertos químicos, que se añaden a la pulpa, conduce a cambios en el entorno de carga y especialmente influye en la carga superficial de las fibras, el potencial zeta. La falta de información sobre la carga superficial de las fibras a menudo conduce a problemas ya sea con la funcionamiento del proceso o la calidad del producto final.

El emtec FPO mide el potencial zeta en línea y proporciona datos en tiempo real, que ayudan a alcanzar la calidad requerida del respectivo tipo de producto de papel, porque la carga superficial de las fibras indica muy confiablemente si es probable que se alcance la calidad solicitada. Esto no significa que las pruebas en el laboratorio ya no sean necesarias. Sin embargo, con la información proporcionada por el dispositivo y la experiencia del personal del molino, la optimización del proceso funciona mucho más rápido, lo que puede ayudar a ahorrar recursos, tiempo y energía.

El FPO, al igual que otras herramientas en línea, que proporcionan datos en tiempo real, ayuda a la industria a digitalizar y automatizar aún más el proceso de fabricación de papel. El dispositivo hace exactamente lo que un dispositivo de prueba, listo para la Industria 4.0, necesita hacer. Mide de forma totalmente automática, con un esfuerzo de mantenimiento muy bajo, confiable y preciso, datos relevantes para el proceso. Transfiere estos datos automáticamente al sistema de control del molino o a una nube de datos. La disponibilidad instantánea de los datos de prueba en cualquier lugar del mundo permite discusiones en red con personas de diferentes partes del mundo y soluciones rápidas para posibles problemas, incluso mediante cambios automatizados en el proceso, si ciertas especificaciones salen del rango óptimo.

Mientras tanto, se requiere repensar el papel y la posición de las industrias en la sociedad, incluyendo consideraciones ambientales, sociales y societales para hacerlas más preparadas para el futuro. Para lograr esto, el concepto de Industria 4.0 necesita ser complementado y extendido a Industria 5.0, que se enfoca en el servicio de las industrias a la humanidad dentro de los límites planetarios, conduciendo a una producción más sostenible, resiliente y competitiva a largo plazo. El concepto de Industria 5.0 apoya el rendimiento económico de las industrias mientras respeta las necesidades e intereses de los empleados y asegura la sostenibilidad ambiental.

El uso del emtec FPO maximiza los beneficios tanto para la empresa como para el trabajador: fortalece la resiliencia, significa que fuerza la flexibilidad y los arma mejor contra disrupciones. Hace el lugar de trabajo más seguro, permite monitoreo y gestión de riesgos en tiempo real, así como trabajo remoto por transferencia automática de datos. El entorno de trabajo se vuelve más inclusivo por mediciones constantes automáticas, el trabajador se empodera más al ahorrar tiempo de trabajo, pero teniendo todos los datos necesarios para reducir residuos y el impacto ambiental al ahorrar consumo de recursos y energía. Para industrias tan intensivas en energía como la industria del papel, es de suma importancia considerar el vínculo entre consumo de energía y crecimiento económico.