El cilindro en la máquina papelera tissue
Por Esteban Becerra Mora, Ingeniero (E) Mecánico y Asesor Internacional
El cilindro presenta un comportamiento camaleónico cambia su forma y volumen de manera distinta, según esté o no en proceso de secado del papel.
El texto reflexiona sobre ese comportamiento variable de este equipo, esencial en las máquinas de papel tissue, donde cumple un papel crucial en el proceso de secado y en la calidad final del producto.
La ingeniería aplicada en su diseño, construcción y funcionamiento lo convierte en un elemento fascinante de estudiar, comprender como operar.
EL CILINDRO COMO ELEMENTO DINÁMICO
Por definición, el cilindro es un elemento estanco, que trabaja bajo condiciones altamente dinámicas, sometido a elevadas presiones, temperaturas y velocidades (RPM).
El vapor de agua, según el diseño, puede alcanzar presiones internas de hasta 10 bar y temperaturas de hasta 180 °C, provocando su expansión y dilatación.
A altas velocidades (2000 – 2200 m/min), desarrollan fuerzas centrifugas significativas que afectan los componentes mecánicos internos del sistema de extracción de condensado. Estas fuerzas alteran la transferencia de calor hacia la superficie, generando variaciones adicionales en el conjunto de las deformaciones.
Durante la operación, sobre su superficie coronada y afectada por presión, temperatura y velocidad, se deposita la hoja húmeda proveniente de la prensa. Esta condición genera diferencias entre las zonas con papel y sin papel, dando lugar a un punto crítico de deformación y transferencia térmica.
Por construcción y especificación técnica, el cilindro presenta una superficie ligeramente curvada (corona de hasta 2 m/m) y un interior, acanalado, donde actúa el sistema recolector de condensado (6 cabezales y 6 o 12 recolectores).
Actualmente, el diseño y manejo del vapor y del condensado están bastante estandarizados, aunque todos los equipos comparten el impacto del fenómeno dinámico.
La capota también contribuye a las deformaciones, ya que insufla aire caliente a altas temperaturas sobre toda la superficie que cubre del cilindro, con o sin papel.
Este es el entorno en el que ocurre el proceso de secado como en la operación general de la máquina.
Aunque las deformaciones son milimétricas, su impacto en la eficiencia operacional, la calidad del papel, los costos de mantenimiento y la seguridad de la planta, es crítico.
IMPACTO DE LAS DEFORMACIONES EN LA OPERACIÓN
Las deformaciones irregulares generan consecuencias directas en el funcionamiento de la máquina. Algunas de estas son:
- Ajuste de los raspadores: variaciones mínimas en la forma del cilindro (décimas de milímetro), afectan el ajuste de los raspadores, generando desgaste desigual, deterioro prematuro y daño al recubrimiento orgánico (coating).
- Calidad del papel: las deformaciones influyen en la uniformidad del secado y en el proceso de crepado, provocando cortes, vibraciones (chatter) y una calidad inconsistente.
- Eficiencia de la máquina: una operación afectada por deformaciones reduce la velocidad de diseño, disminuyendo la eficiencia global como el volumen de producción.
- Mantenimiento y vida útil: ignorar los efectos combinados de presión, temperatura y velocidad incrementan la frecuencia de cambios de raspadores, rectificados y metalizados, acortando la vida útil del equipo.
INTERACCIÓN CON LA PRENSA Y CAPOTA.
El proceso de secado constituye una trilogía funcional entre prensa, cilindro y capota. El cilindro y la capota comparten la tarea de evaporar el agua residual tras el prensado, mediante conducción y convección.
La capota utiliza aire caliente a alta velocidad de insuflación (referencial 550 °C / 150 m/seg) y puede aportar una proporción igual o superior del secado total, que el cilindro. Sin embargo, el aire excede el ancho de la hoja de papel húmedo, sobrecalentando los extremos sin papel y generando nuevas deformaciones en el cilindro.
Por su parte, la prensa debe tener un diseño de copado adecuado y un ajuste preciso del paralelismo, asegurando una distribución de carga lineal homogénea, y una mínima interferencia en el perfil de secado durante la transferencia (NIP).
UN ACTIVO DE ALTO RIESGO
El cilindro es un activo de gran valor económico, cuyo fallo puede detener la máquina por varios meses, con graves consecuencias para la seguridad, la producción y los costos.
Por ello su operación y mantenimiento deben ejecutarse bajo estrictos criterios técnicos y con un profundo conocimiento de su construcción como de su comportamiento dinámico.
Es fundamental aplicar rigurosos procedimientos de calentamiento y enfriamiento, además de realizar inspecciones periódicas que verifiquen, entre otras:
- Ajuste de los raspadores
- El estado de la superficie
- El espesor de la pared o del metalizado
- El estado de las soldaduras (si fuera el caso)
- Otras verificaciones normadas (existen empresas del rubro para realizarlas)
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La naturaleza camaleónica del cilindro, que se deforma y expande por efecto de la presión, la temperatura, la velocidad y la capota, no es un detalle físico y dinámico menor, sino un factor determinante en la operación, el mantenimiento y la seguridad de la maquina tissue.
Ignorar este comportamiento puede derivar en problemas de calidad, fallos catastróficos y altos costos operativos, comprometiendo el rendimiento y la viabilidad del negocio.
Con frecuencia, estas deformaciones no se consideran adecuadamente al regular los raspadores, y las deficiencias se compensan con un aumento excesivo de presión lineal como un ángulo de ataque más agresivo, generando riesgos adicionales.
RECOMENDACIONES CLAVES
- Aplicar una regulación técnica de los raspadores, basada en la condición de diseño (corona y presión) y el comportamiento dinámico inducido por la trilogía del secado.
- Asignar responsabilidades claras entre las áreas de ingeniería, procesos, mecánica y operación, manteniendo un único responsable o administrador del activo como de un historial centralizado.
- Implementar un plan integral de inspecciones internas y externas que garanticen la seguridad operacional del cilindro.
- Conocer el cilindro, como capacitar al personal involucrado en su operación, mantenimiento y cuidado.
