Desenvolvimento de um modelo de sistema de entrada com controle de velocidade do jato no processo de produção de papel

Devido ao constante aumento da demanda no mercado e a

exigência por produtos de alta qualidade, a indústria papeleira

necessita cada vez mais de máquinas modernas, com alta

velocidade de produção, e consequentemente, dotada de um

controle capaz de responder rapidamente às necessidades do

processo produtivo [1].

Um dos sistemas mais importantes a serem controlados na

fabricação de papel é a caixa de entrada. Sua função é

distribuir a massa fibrosa em suspensão ao longo de toda

largura da máquina, sendo responsável, em grande medida, na

qualidade do papel [2].

É necessário que a velocidade do jato de saída da caixa de

entrada seja controlada para manter um fluxo com volume

constante, quanto ao tempo, ao ponto de incidência do jato na

zona de formação da folha e com concentração uniforme do

material fibroso.

Este artigo apresenta o desenvolvimento de um modelo do

sistema da caixa de entrada, com o controle da velocidade do

jato para o processo de fabricação do papel e os possíveis

ajustes do processo produtivo nas variáveis de velocidade de

operação da máquina, abertura do lábio e na relação jato/tela.

O objetivo é desenvolver as malhas de controle de pressão

e velocidade do jato da caixa de entrada, com a introdução de

seus reguladores e através da otimização em amplitude, os

índices de desempenho do processo nos regimes transitório e

permanente serão minimizados, como o tempo de

acomodação, o tempo de subida e o sobre sinal.

II. A MÁQUINA DE FABRICAÇÃO DE PAPEL

A fabricação do papel inicia-se na diluição do fluxo da

massa grossa com o sistema approach-flow apresentado na

Fig.1. O sistema approach-flow é uma subdivisão da etapa de

preparação da massa, e refere-se ao sistema desde o tanque de

água branca, incluindo a caixa de nível até a caixa de entrada.

A principal função deste sistema é a de medir, diluir a massa,

incluindo a misturas de químicos e aditivos, onde a massa

com baixa consistência é bombeada para a caixa de entrada

através da bomba de mistura, sendo descarregada na tela

formadora da máquina.

A máquina para fabricação de papel tem como principal

função dar formação à folha e remover a água. Este processo

de fabricação consiste essencialmente em quatro etapas

principais [3]:

Formação da folha: as fibras de celulose são suspensas em

água e colocadas ao longo da tela formadora através do jato

proveniente da caixa de entrada. Enquanto viaja pela tela

formadora, parte da água escoa por forças gravitacionais e

parte é sugada pela ação de vácuo nas caixas de sucção.

Prensagem: a folha é submetida a pressões hidráulicas dos

rolos prensas, e devido à ação de prensagem a água acaba

sendo deslocada para o feltro da prensa, tornando-se assim

mais resistente.

Secagem: a folha passa por cilindros secadores, nos quais é

submetida à superfície aquecida dos cilindros e assim a água

é evaporada.

Enrolamento: a folha é enrolada em bobinas e removida da

máquina de papel.

A. A Caixa de Entrada

A Caixa de Entrada tem como função criar uma turbulência

controlada para eliminar floculação de fibras, descarregar a

suspensão sobre a tela formadora com ângulo de incidência e

localização correta ao longo de toda a largura da máquina,

evitar variação de fluxo e consistência, manter a velocidade

do jato constante e livre de gradientes [3].

Fig. 1. Sistema Approach-flow

A estratégia utilizada para o controle de velocidade do jato

de saída da caixa de entrada é atuar na

caixa de entrada através da variação de velocidade

de mistura do sistema approach-flow [4].

A Fig. 2 apresenta os detalhes do lábio da caixa de entrada

o movimento vertical h0 do lábio superior ajusta a abertura

do lábio (S), em função da gramatura a ser produzida. O

movimento horizontal X controla o ângulo

lançamento do jato de massa na seção da tela. Isto é decisivo

para a introdução ideal do desaguamento e formação do papel

[3].

Fig. 2. Detalhes do lábio da caixa de entrada

III. OTIMIZAÇÃO DO CONTROLE E MODELAGEM DO SIS

ENTRADA

O