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Ingeniería eléctrica

Ajuste de papel

Un sensor electrónico elimina pérdidas en el proceso de secado de la pasta de celulosa

Al cabo de cinco años de estudios, sensores electrónicos desarrollados con tecnología nacional han demostrado ser eficaces para mejorar el proceso de fabricación de papel y reducir las pérdidas ocasionadas por el desgaste mecánico de las instalaciones durante la fase previa al secado. En dicha etapa, anterior a la transformación de la pasta de celulosa en papel, debe eliminarse el exceso de agua. Para que esto suceda, la pasta es colocada sobre una pantalla de fibras plásticas, sostenida y transportada por grandes cilindros.

El monitoreo se lleva a cabo mediante la acción de un sistema compuesto de un sensor mecánico, también denominado palpador, que funciona como una columna rectangular apoyada sobre el borde de la pantalla, que detecta la posición y los desplazamientos laterales. El control se efectúa mediante accionamiento neumático en los cilindros, que se desplazan hacia adelante o hacia atrás de forma tal de mantener lo máximo posible la pantalla centrada en el equipo. Esta tarea es bastante complicada debido a las dimensiones de la pantalla, que llega a medir hasta 60 metros de longitud por 5 metros de ancho.

Sucede que el permanente contacto del sensor mecánico con la pantalla en movimiento provoca rozamiento y, como consecuencia de ello, tanto ésta como el palpador se desgastan. En algunos casos, incluso el funcionamiento de todo el equipo puede verse comprometido, lo que ocasiona serias pérdidas a la industria de papel en el proceso productivo, no solamente debido al elevado costo de la pantalla, sino también y principalmente debido al tiempo de detención de la máquina para el mantenimiento.

La solución desarrollada por Akros Tecnologia, una pequeña empresa de la localidad de São José dos Campos (São Paulo), se basa en un sistema que controla automáticamente la posición de la pantalla mediante un sistema óptico. “De esta manera la pantalla es colocada en la posición deseada sin que se produzca ningún contacto con el palpador, lo que evita desgastes en la pantalla y en el equipo”, dice el ingeniero electrónico Benedito Carlos da Silva, uno de los socios de Akros y coordinador del proyecto financiado por la FAPESP en el seno del Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE).

Este sistema, instalado junto a la pantalla, se compone de un sensor que emite un haz de láser y un reflector. La intensidad del haz reflejado muestra la posición de la pantalla. Esta información es transportada a través de un cable de fibra óptica hasta un microcontrolador que detecta las variaciones y envía órdenes al módulo de accionamiento neumático, responsable de la posición de la pantalla en su condición ideal de funcionamiento.

Silva comenta que la idea de desarrollar el Sistema Óptico de Posición Automática de Pantallas (Sopat, sigla en portugués) surgió durante una visita profesional a una empresa fabricante de papel realizada en 1998, cuando escuchó relatos referentes a las limitaciones del sistema mecánico. A la época, Akros trabajaba principalmente en el desarrollo de nuevos productos y en la construcción de máquinas para varios nichos industriales, después de sentir la reducción de los proyectos de los sectores aeronáutico y aeroespacial, áreas que eran el foco de la empresa al momento de su creación, en 1993. Así, la industria de papel interesaba a Akros, y Silva expuso ante sus socios -un ingeniero naval y otro con formación mecánica e aeronáutica- la propuesta de desarrollar el sistema de control electrónico.

Los ingenieros rápidamente se dieron cuenta de que no podrían utilizar los sensores existentes en el mercado, pues durante la fase de secado de la pasta las temperaturas promedio superan los 100 ºC, y el ambiente se impregna de vapores químicos. Por eso la elección recayó en el desarrollo de sensores de fibra óptica, inmunes a las interferencia electromagnéticas y resistentes a ambientes agresivos. Las unidades electrónicas (el transmisor, el receptor y el microcontrolador) se ubican fuera de la máquina, mientras que los sensores y las fibras ópticas operan dentro del equipo, pues son resistentes a las condiciones adversas.

Ensayos reales
A la época de la presentación del proyecto PIPE, en 1998, Akros estaba volviendo a prestar servicios para Embraer, en calidad de contratada para trabajar en cálculos y proyectos referentes a la nueva familia de jets regionales. Pero esto no impidió que la empresa se abocase al Sopat. El sistema suscitó el interés de parte de algunas fábricas de papel, pero el gran obstáculo hallado hasta ahora para la instalación del sensor en las fábricas es la condición de operación de las máquinas productoras de papel, que trabajan hasta 50 días ininterrumpidamente y paran tan solo un día, que es cuando se efectúan todos los ajustes, los cambios de piezas y las reparaciones. Por eso solamente ciertas partes del sistema fueron probadas en condiciones reales de uso, en medio a esas paradas.

Sin embargo, las dificultades no desanimaron a los socios de Akros. Contactaron a uno de los principales fabricantes del equipo industrial: la firma alemana Voith. “Se hizo una presentación del sistema ante técnicos de la empresa, que a sus vez manifestaron estar bastante interesados”, comenta Silva. “Incluso a nivel mundial, el Sopat no tiene algún similar que incorpore un microcontrolador.

El software empleado en el equipo permite una adecuación del sistema a los más diversos tipos de máquinas”. El mercado para el Sopat, de acuerdo con datos de la Asociación Brasileña de Celulosa y Papel (Bracelpa), es bastante prometedor. Son 220 empresas fabricantes de papel y celulosa distribuidas por 16 estados brasileños. Como cada una de las fábricas tiene entre dos y seis sectores de presecado, y en cada uno se éstos se necesitan varios sensores (entre dos y ocho), se estima que la demanda potencial es del orden de los 5 mil equipos.

Así y todo, el empleo del sistema electrónico no significa dejar a un lado definitivamente al mecánico, que permanece desconectado, pero sigue instalado en la máquina. En situaciones de emergencia, como por ejemplo en casos de falta de energía eléctrica o de fallos en los componentes del Sopat, el palpador es liberado automáticamente y así se restablece el funcionamiento del sistema antiguo.

El Proyecto
Sistema Óptico de Posición Automática de Pantallas (Sopat) (nº 98/14929-0); Modalidad Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE); Coordinador Benedito Carlos da Silva – Akros Tecnologia; Inversión R$ 206.400,00

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