La experiencia de la fábrica de papel de Hallsta con soplantes de aire para el tratamiento del agua
Hallsta Pappersbruk se encuentra en Hallstavik, a las afueras de Norrtäljein (Suecia). La fábrica de papel de Hallsta desarrolla y produce papel de calidad para revistas y libros.
Juntos hicimos posible el cambio hacia unas instalaciones más eficientes con nueva tecnología.
Holmen: una apuesta decidida por la sostenibilidad
El proceso de producción del papel
En Hallsta Pappersbruk el proceso comienza con la madera para pulpa procedente de bosques gestionados de forma sostenible. En primer lugar, se retira la corteza en un tambor descortezador y, a continuación, los troncos se trocean en virutas. La fibra de madera se extrae y se separa moliendo las virutas en grandes trituradoras o refinadoras, mediante el denominado proceso termomecánico. Después se mezclan las fibras con grandes cantidades de agua para limpiarlas y conseguir que la pasta tenga la consistencia adecuada para poder bombearla a las grandes máquinas de producción de papel. Las máquinas de producción de papel eliminan el agua y garantizan que las fibras estén montadas correctamente. El papel acabado se enrolla en un gran cilindro de acero. Por último, el papel se corta a la anchura adecuada y se enrolla en rollos más pequeños, se embala y se entrega a los clientes.
Consumo de energía y reciclaje
La fábrica de papel de Holmen en Hallstavik es uno de los mayores consumidores de energía de Suecia. Por ello, analiza constantemente cómo puede reducir el consumo de energía y reciclar más, entre otras medidas:
- La fábrica no utiliza calderas de combustible sólido y no produce emisiones procedentes de combustibles fósiles.
- Las refinadoras de la planta de pasta termomecánica generan una gran cantidad de calor y vapor, y reciclan el 80 %. Se autoabastecen del vapor que se utiliza, entre otros usos, para calentar el agua necesaria en el proceso de fabricación y para secar el papel en las máquinas de producción de papel.
- Mediante la calefacción municipal del agua de refrigeración de los compresores de aire comprimido, aporta unos 600-700 kW/h que se utilizan para proporcionar calefacción a los centros preescolares y escolares de Hallstavik.
- El lodo con residuos de fibras procedente del proceso de tratamiento de las aguas residuales se composta y se convierte en tierra de fibras que contiene muchos nutrientes y se vende como producto para mejorar el suelo.
- El serrín y la corteza se venden como biocombustible a centrales de calefacción externas, donde se utiliza para la calefacción municipal.
- Para que el bosque continúe creciendo, Holmen planta al menos dos árboles nuevos por cada árbol talado.
Dentro de toda la fábrica de papel, el aire comprimido se utiliza para una gran variedad de procesos como el control, la limpieza, el aire de instrumentación y la producción de papel a través de una máquina conocida como trefiladora de puntas.
Desde la década de los 80 se han utilizado varios compresores de tornillo (ZR) de Atlas Copco de distintos tamaños para estos procesos. Para el proceso de tratamiento biológico de aguas residuales de procesos, se utilizan soplantes (ZS y ZB) de Atlas Copco para la oxigenación de las cuencas.
Soplantes de aire: una parte importante del proceso de tratamiento del agua
En la producción de pasta y papel se utilizan grandes cantidades de agua. En la fábrica de papel de Hallsta se limpian unos 24 500 m3 de agua de proceso al día. El agua de proceso utilizada se trata en varias etapas, en tres cuencas con tratamiento biológico del tipo MBBR y lodos activados. Es importante disponer de suficiente aire para acomodar el proceso de tratamiento y mantener la calidad adecuada y el tipo de bacterias correcto para lograr un funcionamiento óptimo.
La piscina más grande tiene una profundidad de diez metros y las dos piscinas más pequeñas tienen una profundidad de cinco metros. Anteriormente se utilizaban principalmente soplantes de lóbulos para oxigenar el agua de las piscinas. Los resultados variaron, pero en última instancia, las máquinas de lóbulos no funcionaron bien. Hubo varios fallos de las máquinas de lóbulos, especialmente en la cuenca más profunda porque había demasiada contrapresión. Se produjo un retroceso del aire caliente, la máquina se sobrecalentó y una de ellas llegó a incendiarse. Desde el punto de vista de la ingeniería operativa, era necesario encontrar máquinas de soplado que pudieran soportar una contrapresión superior a 1 bar(e).
Posible ahorro de energía del 25-30 % y mejor presión en la cuenca profunda
Anteriormente, solo se utilizaban soplantes de lóbulos para la oxigenación de la cuenca profunda y, cuando llegó el momento de sustituir una de ellas, se optó por una soplante de tornillo (ZS) de Atlas Copco.
En cinco ocasiones, la fábrica de papel de Hallsta realizó pruebas en las que comparó la tecnología y el consumo de energía entre las máquinas de soplado de lóbulos y las máquinas de soplado de tornillo. Las pruebas demostraron un posible ahorro de energía del 25-30 % con la soplante de tornillo de Atlas Copco.
Otra ventaja es que la soplante de tornillo es capaz de empujar el aire hacia abajo hasta el fondo de la cuenca, lo que era un problema anteriormente con las máquinas de lóbulos. Gradualmente, todas las soplantes de lóbulos se han sustituido por soplantes de tornillo (ZS) en la cuenca profunda.
Aumento de la capacidad y oxigenación en las piscinas poco profundas
Para las dos cuencas más superficiales se utilizaban anteriormente máquinas de lóbulos y dos turbomáquinas. Estas se sustituyeron por turbosoplantes (ZB) de Atlas Copco, con más potencia y un mayor aumento del volumen de aire.
A medida que la producción de la fábrica de papel de Hallsta se ha ido desarrollando y cambiando con el tiempo, y los requisitos de emisiones se han ajustado, se requería una mayor capacidad de la máquina de soplado para poder limpiar el agua de una manera adecuada.
Estas turbosoplantes están conectadas al sistema de control Optimizer 4.0, un sistema de control central para controlar y optimizar el tiempo de funcionamiento y el consumo de energía de las máquinas.
Debe tener la capacidad correcta y una alta disponibilidad de las soplantes de aire para poder tener una producción completa en la fábrica.
Gestión de aguas residuales
Cuencas de sedimentación en la fábrica de papel de Hallsta. Foto: Holmen
Al aumentar la producción, aumenta la carga orgánica en el tratamiento de las aguas residuales. La materia orgánica, como los residuos de celulosa, se descompone en el agua con la ayuda de microorganismos que necesitan oxígeno.
Durante el proceso de sedimentación, es importante tener un buen tipo de bacterias, lo que se consigue teniendo la temperatura, el valor de pH, los nutrientes y los niveles de oxígeno adecuados.
Durante el tratamiento de las aguas residuales, examinan la cantidad de COT (carbono orgánico total) en el agua. Los requisitos de emisiones de COT son elevados, pero Hallsta Pappersbruk los cumple al alcanzar una eficiencia del 90%, entendida como reducción del COT.
Cuesta no tener la capacidad adecuada en el proceso de tratamiento del agua
Resultados después de 10 años con soplantes de tornillo y turbosoplantes
Tras sustituir todas las máquinas de lóbulos durante un periodo de diez años, ahora puede observar menores costes de mantenimiento y una mayor fiabilidad y disponibilidad.
La vida útil de las soplantes de tornillo en la cuenca profunda es mucho mejor que la de las máquinas de lóbulos. El primer compresor de tornillo de la fábrica de papel de Hallsta se adquirió en 2012 y sigue en funcionamiento. Tiene un coste de inversión superior en comparación con una máquina de lóbulos, pero la rentabilidad con el tiempo es mejor.
El motivo por el que se eligieron las soplantes de tornillo y las turbosoplantes de Atlas Copco se debe a una combinación de consumo de energía, precio, tecnología y acuerdo de servicio.