Industria de celulosa cambia accionamiento de bomba y ahorra un 46% de energía

Cambio de accionamiento de bomba genera un ahorro de 46%

Lwarcel optó por el cambio motivada por las interrupciones frecuentes de la bomba. El proyecto llevó la disponibilidad operativa al máximo.

Lwarcel Celulose – empresa del grupo Lwart – tiene más de 30 años de actividad en operaciones forestales e industriales, dedicadas a la producción de celulosa de eucalipto blanqueada, que comercializa en Brasil y en el exterior.

En su fábrica, en la ciudad de Lençóis Paulista, São Paulo, Lwarcel produce más de 250,000 toneladas al año de pulpa química, como también se conoce la celulosa, utilizada en la fabricación de diversos tipos de papeles. La pulpa se obtiene a través del procesamiento de diversas materias primas fibrosas, principalmente la madera.

El proceso

La cocción es una de las etapas iniciales del proceso kraft de producción de celulosa y el principal equipo para esta etapa es el digestor. En este proceso, se someten las virutas de madera a una acción química con un licor blanco (hidróxido de sodio + sulfuro de sodio) y, en condiciones adecuadas de temperatura y presión, así como de tiempo de residencia controlado, ocurre la disociación de las fibras de madera (pulpa) de la lignina (licor negro y otros extractivos).

Antes de descargarse por la parte inferior del digestor, la pulpa pasa por un primer lavado, en el que se extra parte del licor generado por la cocción (álcali residual + productos orgánicos) y otra porción de licor menos concentrada se inyecta para realizar el lavado de la pulpa. Esta extracción/inyección de licor negro ocurre a través de los tamices en las paredes laterales del digestor y la succión del licor se realiza por bombas centrífugas verticales.  Después, la pulpa sigue hacia las etapas de finalización de lavado alcalino, depuración, blanqueamiento y secado. El licor, por su parte, es conducido al proceso de evaporación, se aumenta su concentración y, en seguida, se envía a una caldera, donde se utiliza como combustible en la generación de vapor y donde se recuperan los químicos que serán utilizados nuevamente en el proceso de cocción.

El desafío

A lo largo de todo el proceso de obtención de la celulosa, la fábrica utiliza diversas bombas con varias funcionalidades, las cuales están, casi en su totalidad, instaladas en posición horizontal. Sin embargo, debido a la disposición posible con relación al espacio disponible en la planta de Lwarcel, el diseño del digestor contempló el montaje de dos bombas centrífugas en vertical, utilizadas para la recirculación del licor en el digestor. Una tercera bomba vertical funciona como respaldo de ambas.

La bomba 312.BBA.004A, con caudal nominal de 350 m3/h y potencia del motor de 350 CV, tenía un historial de averías, debido a que su punto de operación no estaba adecuado a la curva de rendimiento indicada por el fabricante. Esto ocurría, principalmente, cuando se reducía la producción. En esa situación, era grande el esfuerzo mecánico sobre los cojinetes y se reducía la vida útil de los rodamientos.

“No tuvimos más problemas relacionados con averías del equipo. El cambio aumentó la disponibilidad de la planta, pero el beneficio con respecto a la reducción de energía fue realmente el mayor punto a destacar. Con el equipo trabajando en el punto ideal, la caída en el consumo energético fue de un 46%.”

Luis Vicençotte, ingeniero de Lwarcel

Solución y ganancia adicional

Un estudio del área de mecánica de Lwarcel mostró que lo ideal sería reposicionar la bomba en horizontal, pero, además de no haber espacio, el costo sería alto. La solución que se encontró fue, entonces, mantener la posición vertical de la bomba y cambiar su accionamiento. La experiencia positiva con los productos, servicios y tecnología de Rockwell Automation llevó a la elección del variador PowerFlex 755 para el proyecto. De esta manera, se reemplazó el arrancador suave original por el variador de frecuencia y se combinó con la elaboración de una estrategia de control, estableciendo las condiciones para que la bomba operara dentro del rango de rendimiento recomendado por el fabricante. Se redujo así el esfuerzo mecánico sobre los cojinetes, lo que ocasionó una consecuente reducción de las averías de la bomba y de los paros de emergencia causados.

Y lo mejor estaba por venir, como señala Luis Vicençotte, ingeniero de Lwarcel: “Además de los beneficios relacionados con la disponibilidad de la bomba, tuvimos también un ahorro energético por el orden de 46%, cuando comparamos la condición de la bomba en el mismo ritmo de producción. Esto proporcionó el retorno de la inversión en ocho meses”, informa.  Y añade: “Tuvimos resultados satisfactorios inmediatamente después de la instalación, como se puede ver en el gráfico de noviembre de 2015”.

Vale la pena destacar que ese ahorro de energía se debe a las características de aplicación del variador y a la utilización del recuso Economizer, presente en el PowerFlex 755, combinado con la elaboración de una estrategia de control adecuada.

El proyecto de sustitución del accionamiento de la bomba 312.BBA.004A, realizado en agosto de 2015, fue tan exitoso que, ya para 2016, Lwarcel lo había implementado en otra bomba vertical del digestor.

Soporte y adaptabilidad a entorno mixto

Vicençotte explica que decidirse por Rockwell Automation fue natural, ya que la planta de Lwarcel cuenta con una gran base instalada de accionamientos de motores y variadores de frecuencia de esta marca. La sociedad entre las empresas tiene más de 15 años, y él recuerda que siempre ha contado con la asistencia de Rockwell Automation y con la activa colaboración del distribuidor local, Intereng – empresa del grupo EDGE – representado por el ingeniero Ricardo Bernal, incluso en este proyecto, en el que las empresas apoyaron a los profesionales de Lwarcel en el montaje, la configuración y la puesta en servicio, así como en la validación de la red. Y destaca la versatilidad de la tecnología Rockwell Automation: «Específicamente en esta área, el entorno de control es mixto, ya que la interface del operador de otros proveedores y la tecnología Rockwell Automation se ajustaron fácilmente al entorno», concluyó.

Lwarcel Celulose

Negocio: Producción de celulosa de eucalipto utilizada para la fabricación de diversos tipos de papel.

http://www.lwarcel.com.br

Automation Today

La revista Automation Today es una publicación semestral de Rockwell Automation que tiene como finalidad comunicar las tendencias y soluciones en el área de la automatización industrial.