Boquillas pulverizadoras para la sección de secado y sistemas de aire
Boquillas de rehumectación para perfilado de humedad para el control de la humedad de la hoja en dirección transversal, sistemas de humidificación de la sala de secado y la campana, boquillas pulverizadoras de acondicionamiento de vapor para la reentrada de recortes y cambios de grado, boquillas de agente desmoldante para la superficie del cilindro secador y sistemas de acondicionamiento de vapor de soplado – boquillas atomizadoras de niebla, rocío y ultrafinas para secciones de secado de máquinas de papel, secadores de flotación de aire y sistemas de aire en el área de conversión.
La sección de secado es donde se finalizan el contenido de humedad de la hoja, el perfil de humedad en dirección transversal y las propiedades del papel antes de la bobina, y es la sección de la máquina de papel que consume más energía, utilizando entre el 60% y el 75% del vapor total del proceso. Las boquillas pulverizadoras en la sección de secado y sus sistemas de aire asociados cumplen tres funciones distintas que son fáciles de confundir pero que requieren especificaciones de boquilla completamente diferentes: las boquillas de rehumectación para perfilado de humedad añaden cantidades controladas de agua en finas gotas a zonas específicas en dirección transversal para corregir puntos altos del perfil; los sistemas de humidificación de la campana del secador y la sala de máquinas controlan la humedad relativa ambiental para evitar las roturas por tensión y las roturas de la hoja que se producen cuando la HR disminuye repentinamente; y las boquillas pulverizadoras de acondicionamiento de vapor introducen vapor saturado o sobrecalentado en los sistemas de repulpado de recortes, el acondicionamiento de la caja de entrada y la gestión del cambio de grado.
Cualquier error en cualquiera de estas tres funciones tiene consecuencias inmediatas en la producción. Las zonas de rehumectación excesivamente mojadas por gotas de boquilla demasiado grandes producen marcas de agua visibles en la superficie de la hoja o causan el desprendimiento de la hoja en operaciones posteriores de recubrimiento o prensas de encolado. Las salas de secado insuficientemente humidificadas hacen que la hoja se encoja diferencialmente al entrar en contacto con el aire ambiental más frío en la bobina, produciendo variaciones de tensión y roturas de la hoja al inicio de la máquina y en los cambios de grado. El vapor incorrectamente acondicionado para la reentrada de recortes crea picos de consistencia en la pasta que se propagan a la caja de entrada y aparecen como variación en el peso base. NozzlePro suministra el hardware completo de las boquillas para las tres funciones, cada una con el tamaño de gota, la presión y el caudal correctos para su función específica. Fabricación con certificación ISO 9001.
Las boquillas pulverizadoras de la sección de secado y del sistema de aire cumplen tres funciones distintas que requieren especificaciones diferentes: las boquillas de rehumectación para el perfilado de humedad utilizan boquillas de niebla o rocío fino (20-80 bar, Dv50 30-80 µm) en zonas de dirección transversal controladas individualmente por escáner a lo largo de toda la anchura de la máquina; cada zona se activa mediante el escáner de humedad de la hoja cuando esa posición CD supera la humedad objetivo por la banda muerta del escáner; el tamaño de gota es crítico: las gotas superiores a 100 µm producen marcas de agua visibles en la superficie de la hoja; las gotas inferiores a 20 µm se evaporan antes de llegar a la hoja a las distancias de separación de la campana del secador; los sistemas de humidificación de la sala del secador y de la campana utilizan boquillas de rocío ultrafino (50-150 bar, Dv50 5-15 µm) para mantener la humedad relativa de la sala de máquinas y de la campana del secador entre el 60 y el 75% de HR, evitando la contracción diferencial de la hoja y las roturas por tensión que se producen cuando la HR ambiental desciende durante el clima frío o los arranques de la máquina; y las boquillas pulverizadoras de acondicionamiento de vapor introducen agua en las líneas de vapor para humidificación, en los sistemas de repulpado de cofres de recortes para el control de la consistencia y en las tuberías de aproximación de la caja de entrada para el acondicionamiento térmico, boquillas de cono lleno o cono hueco (2-10 bar) que producen una evaporación completa de las gotas antes del punto de entrega del vapor. Todas las posiciones de humidificación requieren un suministro de agua desmineralizada o de ósmosis inversa para evitar la acumulación de incrustaciones de calcio en orificios finos de menos de 100 µm de diámetro.
Colecciones de boquillas para la sección de secado y sistemas de aire
Comprar por aplicación o tipo de boquilla
Perfil de humedad de la sección de secado — Dónde actúa cada función de pulverización
Cada sistema de pulverización en la sección de secado aborda un objetivo diferente de gestión de la humedad en una ubicación diferente de la máquina
Entrada de la sección de secado
Humedad de la hoja 45–60% a la descarga de la prensa. No hay pulverización de rehumectación aquí — la humedad en este punto se controla mediante la carga de la prensa de rodillos y la gestión del fieltro.
Grupos de secadores tempranos (Grupos 1–3)
Fase de secado inicial rápido. La presión del vapor aumenta a través de los grupos. Las boquillas de humectación de borde corrigen el perfil CD establecido en la formación.
Sección media del secador
Humedad de la lámina 15–30%. Ubicación de la zona de rehumectación primaria para boquillas controladas por escáner de perfil de humedad. La lámina está lo suficientemente seca para que la rehumectación sea medible.
Últimos grupos del secador (20% final)
Objetivo de humedad de la lámina 4–8%. Zona de rehumectación secundaria para una corrección fina del perfil. El exceso de humedad aquí es difícil de recuperar antes de la bobina.
Pre-bobina / Bobinador Pope
Humedad de la lámina en el objetivo de bobina (típicamente 4–6%). El pulverizador de humidificación acondiciona el aire ambiente en la bobina para evitar el encogimiento diferencial del borde.
Interior de la campana del secador
Zona de aire caliente y de alta humedad. Los sistemas de humidificación mantienen el punto de consigna de HR de la campana para una curva de secado consistente y una frecuencia reducida de roturas por tensión.
Sala de máquinas (debajo de la campana)
Acondicionamiento de aire ambiente. La humidificación con niebla ultrafina mantiene una HR del 60–75%, crítica durante las operaciones en clima frío, cuando la infiltración de aire exterior reduce drásticamente la HR interior.
Sistema de reentrada de rotura
Las boquillas de pulverización de acondicionamiento de vapor en el cofre de rotura y el repulpador controlan la temperatura y consistencia de la pasta de rotura antes de su reentrada al enfoque de la caja de entrada.
Aplicaciones de pulverización en la sección de secado
Recomendaciones de boquillas específicas para cada aplicación con la consecuencia en la producción de una especificación incorrecta
Boquillas de rehumectación para perfilado de humedad
Las boquillas de niebla fina y nebulización (20–80 bar, Dv50 30–80 µm) en colectores de zona de dirección transversal controlados individualmente aplican cantidades precisas de agua con gotas finas a zonas CD específicas de la lámina en la sección de secado, corrigiendo los puntos altos del perfil de humedad identificados por el escáner de humedad de la lámina. Cada zona CD —típicamente de 50 a 150 mm de ancho, dependiendo del ancho de la máquina y del requisito de resolución del perfil— es controlada por una válvula individual que se abre cuando el escáner de humedad lee que esa posición está por debajo del objetivo de humedad. La pulverización de la boquilla debe entregar la cantidad correcta de agua a la superficie de la lámina en gotas lo suficientemente finas como para ser absorbidas por el papel sin dejar marcas de agua visibles, y lo suficientemente gruesas como para viajar la distancia de separación desde la boquilla hasta la lámina (típicamente de 200 a 500 mm en instalaciones de campanas de secado) sin evaporarse antes del contacto. El rango operativo Dv50 de 30 a 80 µm es específico para esta aplicación: las gotas por debajo de 25 a 30 µm son arrastradas por la corriente de aire de la campana del secador y se evaporan o son barridas más allá de la zona objetivo; las gotas por encima de 80 a 100 µm impactan la superficie de la lámina como gotas líquidas discretas que crean una mancha húmeda visible, un defecto superficial inaceptable en grados de impresión y escritura y detectable en pesos de recubrimiento. Debe evitarse la acumulación de incrustaciones en el orificio de la boquilla; el agua desmineralizada o de ósmosis inversa es el suministro obligatorio para las boquillas de rehumectación porque los orificios que producen gotas de 30 a 80 µm tienen un diámetro inferior a 150 µm, lo que se incrusta rápidamente con una dureza del agua superior a 50 ppm de CaCO₃.
Boquillas de niebla y neblinaSistemas de humidificación de sala de secado y campana
Las boquillas de niebla ultrafina (50–150 bar, Dv50 5–15 µm) en los conjuntos de humidificación de la campana del secador y la sala de máquinas mantienen la humedad relativa ambiente en 60–75% HR para evitar la contracción diferencial de la lámina, la variación de tensión y las roturas de la lámina que ocurren cuando la HR disminuye bruscamente. El mecanismo: el papel y el cartón son higroscópicos, absorben o liberan humedad para equilibrarse con la HR ambiente. Una lámina con un contenido de humedad del 5% en un ambiente con 65% HR está en equilibrio. Cuando la HR ambiente cae al 35% (común durante las operaciones en clima frío cuando el aire exterior frío y seco se infiltra en la sala de máquinas), la lámina libera rápidamente humedad de sus bordes; los bordes se secan más rápido que el centro porque tienen mayor exposición superficial. Este secado diferencial crea una contracción diferencial: los bordes quieren contraerse más que el centro, produciendo tensión en los bordes de la lámina que se manifiesta como ondulaciones en el borde, un aumento de la frecuencia de roturas de la lámina en el carrete de la bobina y una variación en la tensión de la bobina. La niebla ultrafina con Dv50 5–15 µm se comporta como un vapor; las gotas tan pequeñas tienen una velocidad de sedimentación insignificante y permanecen suspendidas en el aire el tiempo suficiente para evaporarse completamente, aumentando la HR del aire ambiente sin depositar agua en las superficies de la lámina o en los componentes de la máquina. Esta es la distinción crítica con las boquillas de rehumectación para el perfilado de humedad: las boquillas de humidificación acondicionan el aire; las boquillas de rehumectación humedecen la lámina. El suministro de agua desmineralizada es esencial; con Dv50 5–15 µm, los minerales disueltos en el agua dura permanecen como partículas de aerosol después de la evaporación de las gotas y se depositan en las superficies de las latas del secador, sensores ópticos y superficies de la lámina como contaminación de polvo de calcio.
Sistemas de humidificaciónBoquillas de pulverización de acondicionamiento de vapor
Boquillas de cono lleno o cono hueco (2–10 bar) que introducen agua en las líneas de vapor o corrientes de aire de proceso para el desrecalentamiento y el control de la saturación en los sistemas de vapor y condensado de la máquina de papel. La pulverización de acondicionamiento de vapor se utiliza en tres posiciones en las operaciones del secador de la máquina de papel: colectores de desrecalentamiento donde se reduce la presión del vapor y debe acondicionarse hasta la saturación antes de entrar en los colectores de suministro de los cilindros secadores (el vapor sobrecalentado en los cilindros secadores reduce la eficiencia de transferencia de calor al crear una barrera de vapor sobrecalentada en la pared del cilindro); inyección de vapor en el repulpador de rechazos donde se añade agua caliente o vapor al cofre de rechazos para mantener la pasta de rechazos por encima de 60 °C para una dispersión eficaz de las fibras y para evitar picos de consistencia de pasta fría cuando grandes volúmenes de rechazos vuelven a entrar en el sistema; y acondicionamiento de vapor en la boquilla de la caja de entrada donde pulverizadores de vapor o agua caliente de bajo volumen evitan la condensación en las boquillas de la caja de entrada durante los cambios de grado a grados de bajo peso base. La boquilla para aplicaciones de desrecalentamiento debe producir una evaporación completa del agua inyectada antes de que el vapor llegue a la entrada del cilindro secador; cualquier gota no evaporada que entre en el suministro del cilindro provoca un choque térmico en los extremos del cilindro y una alteración del anillo de condensado que reduce la eficiencia del vapor del secador. Las boquillas de cono lleno a 2–8 bar aguas arriba de una sección de mezcla proporcionan la dispersión de gotas y el área superficial requeridas para una evaporación completa a velocidades y temperaturas de vapor en el rango típico de los colectores de vapor de la máquina de papel (150–180 °C, 5–12 bar).
Boquillas de cono llenoBoquillas para agentes desmoldantes de superficie de secador
Las boquillas de cono hueco (0,5–3 bar, Dv50 80–150 µm) aplican finas películas de agente desmoldante o compuesto antiadherente a las superficies de los secadores para evitar que la lámina se pegue y facilitar una liberación limpia de la lámina a medida que se transfiere entre los cilindros secadores. La adherencia de la superficie del secador es más común al inicio de la máquina cuando los cilindros están fríos y el condensado en la superficie crea una adhesión temporal entre la lámina húmeda y el cilindro frío, y durante los cambios de grado a grados de bajo gramaje donde la lámina delgada tiene una resistencia insuficiente para desprenderse limpiamente de la superficie del cilindro. Las boquillas de agente desmoldante en la sección de secado suelen utilizar emulsiones de silicona o formulaciones antiadherentes patentadas con pesos de recubrimiento muy bajos (0,05–0,2 g/m² en base seca); la boquilla debe entregar una película delgada y uniforme en lugar de parches húmedos localizados. El patrón de cono hueco distribuye el pulverizado en una zona de cobertura en forma de anillo que proporciona una mejor uniformidad de cobertura de la superficie para un caudal de boquilla dado que un chorro sólido o de cono lleno. Material: boquillas con cuerpo de acero inoxidable 316L con sellos de PTFE o FKM para servicio de emulsión de silicona; los sellos de EPDM se hinchan en contacto con emulsión de silicona. Verifique la viscosidad a la temperatura de aplicación; las emulsiones de silicona por encima de 500 cP requieren boquillas de atomización por aire para una formación de película adecuada con los bajos pesos de recubrimiento requeridos.
Boquillas de cono huecoControl de perfil CD: diseño de zona e integración del escáner
El sistema de rehumectación del perfil de humedad es tan bueno como su ancho de zona, número de zonas y la integración de la respuesta del escáner. El ancho de zona —el ancho CD controlado por una sola boquilla o grupo de boquillas— determina la resolución de corrección del perfil: una máquina con zonas de 50 mm puede corregir una anomalía de humedad de 50 mm de ancho; una máquina con zonas de 200 mm no puede corregir ninguna anomalía más estrecha que 200 mm. El número de zonas a lo ancho de la máquina es el producto del ancho de la máquina dividido por el ancho de zona: una máquina de 9 metros de ancho con zonas de 100 mm requiere 90 posiciones de boquilla controladas independientemente. Cada zona requiere una válvula de control (típicamente una válvula solenoide o neumática de acción rápida), una sección de colector de boquillas y una conexión al sistema de control del escáner de humedad. El ajuste de la banda muerta del escáner —la desviación de humedad requerida para activar la zona— debe calibrarse para equilibrar la corrección del perfil con la oscilación por sobrecorrección: una banda muerta estrecha provoca un ciclo rápido que produce un perfil de humedad corrugado con rayas húmedas y secas alternas; una banda muerta ancha permite una desviación persistente del perfil que no activa la corrección. La banda muerta óptima es típicamente de ±0.3–0.5% de humedad alrededor del punto de ajuste objetivo, validada revisando la tendencia del perfil de humedad del escáner durante la operación en estado estacionario: el perfil debe ser plano dentro de la banda muerta, no oscilante.
Boquillas de niebla y neblinaSecador de flotación por aire y pulverización de campana de impacto
Boquillas de niebla fina y de atomización por aire para el acondicionamiento de la humedad en secadores de flotación por aire (utilizados para líneas de recubrimiento y recubrimiento fuera de máquina) y campanas de secado por impacto donde el aire caliente de alta velocidad incide directamente sobre la superficie de la lámina. Los secadores de flotación por aire operan a temperaturas de aire de 150–350 °C y velocidades de aire de 20–60 m/s; las boquillas de pulverización en estos entornos deben introducir humedad para la corrección del perfil sin crear un enfriamiento localizado que afecte la velocidad de secado, y sin introducir gotas líquidas lo suficientemente grandes como para ser desviadas por la corriente de aire de impacto de alta velocidad lejos de la posición objetivo de la lámina. Las boquillas de niebla fina a 40–80 bar que producen Dv50 20–50 µm son apropiadas para el perfilado de humedad de campanas de impacto; las gotas en este rango de tamaño tienen suficiente impulso para resistir la desviación por la corriente de aire de 20–60 m/s, mientras que son lo suficientemente finas como para evaporarse dentro de la zona de secado en lugar de impactar la lámina como líquido. Las boquillas de atomización por aire proporcionan una alternativa para posiciones donde la presión del agua de suministro es insuficiente para lograr el Dv50 requerido solo por atomización hidráulica. Mantenimiento de la campana y el sistema de aire: inspeccione los orificios de las boquillas en instalaciones de campanas de impacto a intervalos mensuales; la corriente de aire de alta temperatura acelera la deposición de incrustaciones de cualquier mineral disuelto en el suministro de agua, y el bloqueo de orificios en posiciones de aire de alta velocidad es más rápido que en posiciones de ducha a temperatura ambiente.
Boquillas de atomización por aireTabla de referencia de boquillas para la sección de secado y el sistema de aire
Tipo de boquilla, presión, tamaño de gota, material y notas de diseño críticas recomendados para cada posición de pulverización de la sección de secado
| Posición / Aplicación | Tipo de boquilla | Presión | Gota Dv50 | Material | Nota de diseño crítica |
|---|---|---|---|---|---|
| Rehumectación de perfilado de humedad — Secador medio | Niebla / Neblina fina — colector por zonas | 20–80 bar | 30–80 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de PTFE; inserto de TC a >50 bar | Agua desmineralizada u ósmosis inversa obligatoria — los orificios por debajo de 150 µm se incrustan rápidamente con agua dura; banda muerta del escáner ±0.3–0.5% de humedad; el ancho de zona establece la resolución del perfil; las gotas <25 µm se evaporan antes del contacto con la lámina a una distancia de 300–500 mm |
| Perfilado de humedad — Secador tardío / Pre-bobina | Neblina fina — zonificada, alta resolución | 40–100 bar | 20–50 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de PTFE; inserto de TC estándar | Niebla más fina a mayor presión para un ajuste final del perfil con un objetivo de humedad de la lámina más bajo; la sobrecorrección en esta posición no se puede recuperar antes de la bobina; la banda muerta de activación de zona se ajusta a ±0.2–0.3% de humedad; solo agua desionizada |
| Humidificación de la campana del secador | Neblina ultrafina — evaporativa | 50–150 bar | 5–15 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de PTFE; inserto de TC estándar | Las gotas ultrafinas se evaporan completamente — aumentan la HR sin mojar las superficies; el agua dura deja aerosoles minerales en las superficies de las latas y en los sensores ópticos — agua desionizada/ósmosis inversa obligatoria; objetivo 60–75% HR; control modulante desde el sensor de HR de la campana |
| Humidificación de la sala de máquinas | Neblina ultrafina — matrices de zona | 50–100 bar | 5–15 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de PTFE; inserto de TC | Crítico durante el arranque de máquinas en clima frío — la infiltración de aire exterior reduce drásticamente la HR interior, causando encogimiento de bordes y aumento de la frecuencia de roturas; agua desionizada/ósmosis inversa; control modulante desde sensores de HR multipunto; matrices de boquillas distribuidas para evitar zonas frías cerca de los puntos de suministro |
| Desrecalentamiento de línea de vapor | Boquilla de inyección de cono lleno | 2–10 bar por encima de la presión del vapor | Evaporación completa requerida | Acero inoxidable 316L o Aleación 20; sellos de PTFE; verificar para temperatura de vapor | Las gotas no evaporadas que entran en los cilindros secadores causan perturbaciones en el anillo de condensado y choque térmico en los cilindros — la boquilla debe colocarse aguas arriba de la sección de mezcla con suficiente tiempo de residencia para una evaporación completa; agua desionizada; se requiere verificación del material de sellado para alta temperatura |
| Acondicionamiento de vapor del repulpador de rechazos | Cono lleno o Cono hueco | 2–8 bar | Evaporación completa / mezcla | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de EPDM o PTFE | Mantiene la pasta de rechazo por encima de 60 °C para la dispersión de fibras; previene picos de consistencia de pasta fría en la reentrada de rechazos; el caudal se controla mediante la medición de la temperatura del tanque, no por especificación fija; el suministro de agua de proceso es aceptable (sin orificios finos) |
| Agente desmoldante de la lata del secador | Cono hueco | 0.5–3 bar | 80–150 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de FKM o PTFE; no EPDM | Peso de recubrimiento muy bajo (0.05–0.2 g/m²) — alimentación del colector de retorno en bucle para uniformidad; sellos de FKM/PTFE para emulsión de silicona — el EPDM se hincha; atomización por aire para grados superiores a 500 cP; más crítico al arrancar (cilindros fríos) y en grados delgados de bajo gramaje |
| Perfil de campana de flotación por aire / impacto | Neblina fina o Atomización por aire | 40–80 bar (hidráulico) o 20–40 psi aire | 20–50 µm | Cuerpo de acero inoxidable 316L; sellos de PTFE; inserto de TC | Las gotas deben resistir la desviación por la corriente de aire de impacto de 20-60 m/s — Dv50 por debajo de 20 µm barridas más allá de la zona objetivo; el aire a alta temperatura acelera la formación de incrustaciones en el orificio — inspeccionar mensualmente; agua desionizada obligatoria; atomización por aire cuando la presión de suministro es insuficiente para la atomización hidráulica al Dv50 objetivo |
Principios de selección de pulverizadores para la sección de secado
Por qué el tamaño de gota es la variable de especificación principal en la pulverización de la sección de secado, y por qué no se puede estimar
- El tamaño de gota de rehumectación para el perfilado de humedad debe verificarse en condiciones de funcionamiento — los valores de Dv50 del catálogo se miden con agua, no a la distancia de separación de la lámina ni con el flujo de aire de la campana — Los fabricantes de boquillas de pulverización publican datos de tamaño de gota (Dv50, Dv10, Dv90) medidos en condiciones de laboratorio controladas: típicamente a una presión de prueba fija con agua a temperatura ambiente, medidos por difracción láser a 300 mm de la cara de la boquilla en aire quieto. Las boquillas de rehumectación de la sección de secado operan en condiciones diferentes en cada parámetro: el agua de suministro está desmineralizada (menor tensión superficial que el agua del grifo utilizada para las pruebas de catálogo), el ambiente dentro de la campana del secador tiene corrientes de aire de alta velocidad debido a la rotación del cilindro y los sistemas de impacto de aire, la distancia de separación desde la boquilla hasta la lámina varía de 200 a 600 mm dependiendo de la geometría de la instalación, y la temperatura del aire de la campana (60–100 °C) afecta significativamente la tasa de evaporación de las gotas. A una temperatura del aire de la campana de 80 °C, una gota de 50 µm que viaja 400 mm hasta la superficie de la lámina pierde aproximadamente el 20–30% de su masa por evaporación, llegando a la lámina como una gota efectiva de 40–44 µm. Una gota de 25 µm en las mismas condiciones puede evaporarse completamente antes de llegar a la lámina. El enfoque correcto es especificar la boquilla basándose en el Dv50 requerido en la superficie de la lámina en condiciones de funcionamiento, utilizando factores de corrección de evaporación para la temperatura específica de la campana y la distancia de separación, en lugar de seleccionar a partir de los datos de Dv50 del catálogo. Para nuevas instalaciones, una medición de puesta en marcha utilizando un instrumento portátil de difracción láser en la posición de montaje de la boquilla con la máquina en funcionamiento proporciona el Dv50 real en el punto de instalación, y debe ser la base para cualquier evaluación futura del desgaste de la boquilla.
- El tamaño de gota de la boquilla de humidificación inferior a 15 µm no es arbitrario, es el tamaño máximo que se evapora completamente antes de asentarse en las superficies del secador — La distinción entre una boquilla de humidificación (Dv50 5-15 µm) y una boquilla de rehumectación para perfilado de humedad (Dv50 30-80 µm) no es una cuestión de grado, es una diferencia funcional. Las boquillas de humidificación deben producir gotas que se evaporen completamente en el aire antes de asentarse en cualquier superficie, agregando solo vapor al aire. El tiempo de evaporación de las gotas en aire quieto a 60% HR y 40°C ambiente es aproximadamente: t = d² / (8 × D × ln(1 – HR)) donde d es el diámetro inicial de la gota y D es el coeficiente de difusión del vapor de agua. Una gota de 10 µm en estas condiciones se evapora en aproximadamente 0.08 segundos; durante este tiempo, a una velocidad de sedimentación de 0.003 m/s, cae 0.24 mm, lo que es insignificante. Una gota de 30 µm tarda aproximadamente 0.7 segundos y cae 30 mm antes de evaporarse por completo, lo que es marginal. Una gota de 50 µm tarda aproximadamente 1.9 segundos y cae 200 mm, aterrizando en cualquier superficie que esté debajo. En una sala de máquinas, una boquilla de humidificación que produce Dv50 30 µm con gotas de cola superiores a 80 µm deposita manchas húmedas en las superficies del cilindro secador, la estructura de la máquina de papel, la hoja en la bobina y en el personal y el equipo del área. Por eso, los sistemas de humidificación se especifican con Dv50 5-15 µm; no es conservador, es el requisito físico para una boquilla que humidifica el aire sin mojar las superficies. Verifique anualmente el Dv50 de la boquilla de humidificación a la presión de funcionamiento utilizando difracción láser: el desgaste del orificio aumenta el Dv50 con el tiempo, y una boquilla de humidificación desgastada que produce Dv50 25-30 µm ya no funciona como boquilla de humidificación.
- El agua desmineralizada no es opcional para las boquillas de orificio fino de la sección de secado — Calcule la tasa de acumulación de incrustaciones a partir de la dureza del agua antes de especificar el tipo de suministro — El diámetro del orificio de una boquilla de perfilado de humedad que produce Dv50 30–50 µm es típicamente de 80–130 µm. Con una dureza del agua de 200 ppm de CaCO₃ (agua moderadamente dura, común en regiones de geología de piedra caliza), una boquilla que opera a un caudal de 1 L/min entrega aproximadamente 0.2 mg/min de carbonato de calcio disuelto al orificio. A medida que el agua se evapora en el borde del orificio, este carbonato de calcio precipita como incrustación. Con una dureza de 200 ppm y un caudal de 1 L/min, la acumulación de incrustaciones en el orificio es de aproximadamente 0.3 mg/hora; en 24 horas de funcionamiento, se acumulan aproximadamente 7 mg, lo que podría reducir la sección transversal de un orificio de 100 µm entre un 5 y un 10% por día. En una semana, el orificio podría estar bloqueado en un 50%, produciendo un Dv50 y un patrón de pulverización drásticamente diferentes a los que el escáner de humedad responde solicitando una mayor activación de la zona, lo que provoca una sobreactivación de las zonas adyacentes y la creación de un perfil de humedad corrugado. La solución es agua desmineralizada o de ósmosis inversa con una dureza inferior a 10 ppm de CaCO₃ en todas las posiciones de las boquillas de rehumectación y humidificación. Para las fábricas que no han instalado suministro de agua desionizada en la sección de secado, la opción intermedia es una unidad de ablandamiento de agua a pequeña escala específicamente para el suministro del sistema de rehumectación, más rentable que la carga de mantenimiento continuo de la limpieza y sustitución semanal de las boquillas.
- El ajuste de la banda muerta del escáner determina si el sistema de rehumectación corrige el perfil o crea el perfil — Ajustar a partir de datos de tendencias, no de valores predeterminados — La banda muerta del escáner de humedad —la desviación de humedad con respecto al punto de ajuste necesaria para activar una zona de rehumectación— es el parámetro del sistema de control que determina de manera más directa si el sistema de perfilado de humedad mejora el perfil o crea bandas húmedas/secas oscilantes. Una banda muerta ajustada demasiado estrecha (±0.1% de humedad o menos) hace que las zonas de rehumectación se activen y desactiven rápidamente: la zona se activa cuando el escáner lee por debajo del objetivo, añade humedad, el escáner lee por encima del objetivo en la siguiente pasada, se desactiva, la hoja se seca por debajo del objetivo, se activa de nuevo. Este ciclo produce un patrón de humedad corrugado en la dirección de la máquina con un período que corresponde al tiempo de respuesta de la zona de rehumectación y la velocidad de exploración del escáner. Una banda muerta ajustada demasiado amplia (±1.5% de humedad o más) permite una desviación sustancial del perfil de humedad antes de que se active la corrección — la hoja llega al rollo con una variación de perfil consistente pero sin corregir. La banda muerta óptima para la mayoría de los sistemas de perfilado de humedad es ±0.3–0.5% de humedad absoluta alrededor del punto de ajuste, validada mediante el monitoreo de la pantalla de tendencias del escáner de humedad durante la producción en estado estacionario: el perfil debe mostrar una media plana con variación aleatoria dentro de la banda muerta, no una oscilación sistemática con un período regular. Si el perfil muestra oscilación, amplíe la banda muerta en incrementos de 0.1% hasta que la oscilación se detenga. Si el perfil muestra zonas altas o bajas persistentes que no activan la corrección, reduzca la banda muerta en incrementos de 0.1%. Reevalúe los ajustes de la banda muerta después de cada cambio de grado — los grados con menor gramaje tienen una respuesta de humedad más rápida y normalmente requieren una banda muerta más amplia para evitar la oscilación.
- Las boquillas de desobrecalentamiento de vapor deben lograr una evaporación completa de las gotas de agua antes de que el vapor llegue a la entrada del cilindro secador — Las gotas no evaporadas causan fallas en el anillo de condensado — Los cilindros secadores de las máquinas de papel eliminan el calor del papel en proceso de secado condensando el vapor en la superficie interior de la carcasa del cilindro. El condensado forma un anillo giratorio dentro del cilindro, y la tasa de transferencia de calor —que determina la tasa de secado— depende de mantener una capa delgada de condensado que conduzca el calor de manera eficiente desde el vapor a través de la carcasa hasta la hoja de papel. El vapor sobrecalentado que ingresa al cilindro reduce la transferencia de calor porque el vapor sobrecalentado no se condensa en la superficie de la carcasa hasta que se ha enfriado a la temperatura de saturación, creando una capa de barrera de vapor que aísla el vapor de la pared del cilindro. El desobrecalentamiento del vapor antes de la entrada del cilindro mediante la inyección de agua a través de una boquilla de cono completo aguas arriba del múltiple del cilindro restaura las condiciones de saturación y maximiza la transferencia de calor. El requisito crítico: cada gota de agua inyectada por la boquilla de desobrecalentamiento debe evaporarse por completo antes de que el vapor llegue a la entrada del cilindro. Las gotas no evaporadas que ingresan al cilindro giratorio causan perturbaciones en el anillo de condensado — las gotas líquidas impactan en el anillo de condensado giratorio, creando turbulencia que interrumpe el anillo uniforme y causa variaciones localizadas de la temperatura de la carcasa del cilindro, secado desigual en la cara del cilindro y, en casos severos, estrés térmico en la carcasa del cilindro. Logre una evaporación completa colocando la boquilla de desobrecalentamiento aguas arriba de una sección de mezcla con suficiente tiempo de residencia a la velocidad y temperatura del vapor — calcule la longitud de residencia requerida a partir de la velocidad del vapor, el tamaño de la gota y la tasa de evaporación a la temperatura del vapor. Especifique el tamaño de gota más pequeño que se pueda lograr con la caída de presión disponible para maximizar el área de superficie de evaporación por unidad de masa de agua inyectada.
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Tamaño de gota verificado, compatibilidad con agua desmineralizada e ingeniería de aplicaciones para perfilado de humedad, humidificación y acondicionamiento de vapor
Dv50 verificado a presión de funcionamiento, construcción compatible con agua desionizada — Certificación ISO 9001
NozzlePro suministra boquillas para la sección de secado y sistemas de aire con datos de tamaño de gota a presión de funcionamiento y con geometría de orificio verificada por fabricación certificada ISO 9001. Para las boquillas de rehumectación de perfilado de humedad, proporcionamos Dv50 a la presión de funcionamiento especificada —no a una presión estándar de catálogo— para que su sistema de control de perfil esté calibrado con el tamaño de gota real que produce la boquilla en las condiciones de su instalación. Para las boquillas de humidificación, confirmamos Dv50 inferior a 15 µm a presión de funcionamiento, el requisito físico para una boquilla que humidifica sin mojar las superficies.
Compatibilidad con sistemas de agua desmineralizada: Todas las boquillas de orificio fino de la sección de secado se suministran con insertos de orificio de TC como estándar. Los insertos de TC resisten la abrasión menor de los sistemas de suministro de agua desmineralizada y proporcionan la estabilidad dimensional necesaria para un Dv50 consistente durante todo el intervalo de servicio. Cálculo de la tasa de acumulación de incrustaciones disponible para su dureza de agua específica para confirmar si se requiere suministro de agua desionizada/ósmosis inversa o ablandada en cada posición.
Guía de diseño de colectores de zona: Proporcionamos recomendaciones sobre el número de boquillas, el ancho de la zona y el diseño de retorno del bucle del colector para el ancho de su máquina y la resolución de perfil deseada, incluidas las recomendaciones de banda muerta del escáner para la puesta en marcha inicial. El soporte de puesta en marcha es responsabilidad de su proveedor de escáneres y del equipo de ingeniería de procesos; nosotros proporcionamos el hardware de las boquillas y los datos de diseño hidráulico que necesitan para integrar el sistema de rehumectación con el control del escáner de humedad.
Cobertura completa de la sección de secado: Rehumectación de perfilado de humedad, humidificación de la campana del secador y la sala de máquinas, desobrecalentamiento de vapor, acondicionamiento de recortes y agente de liberación de la lata del secador, todo desde una única fuente certificada ISO 9001 con datos de tamaño de gota consistentes y geometría de orificio verificada.
Preguntas frecuentes
Preguntas comunes sobre boquillas de perfilado de humedad, humidificación de la sección de secado y sistemas de pulverización de acondicionamiento de vapor
¿Qué tamaño de gota es el correcto para las boquillas de rehumectación de perfilado de humedad de la sección de secado de máquinas de papel?
El Dv50 objetivo para las boquillas de rehumectación de perfilado de humedad en una sección de secado de una máquina de papel es de 30 a 80 µm, dependiendo el objetivo específico de la distancia de la boquilla a la hoja, la temperatura del aire de la campana del secador y el gramaje y tipo de papel que se produce. El rango de 30 a 80 µm equilibra dos requisitos contrapuestos: gotas lo suficientemente finas como para ser absorbidas por la superficie de la hoja de papel sin dejar marcas de agua visibles (lo que descarta gotas superiores a 80-100 µm), y lo suficientemente gruesas como para sobrevivir la distancia desde la boquilla hasta la hoja sin evaporarse completamente en el aire caliente de la campana del secador (lo que descarta gotas inferiores a 20-25 µm a distancias típicas de 200-500 mm y temperaturas del aire de la campana de 60-100 °C). Dentro de este rango, el objetivo específico correcto se determina por la geometría de la instalación. A 200 mm de distancia en aire de campana a 70 °C: un Dv50 de 40-60 µm es apropiado — las gotas llegan a la hoja con aproximadamente el 80-90% de su masa inicial. A 500 mm de distancia en aire de campana a 90 °C: se necesita un Dv50 de 60-80 µm para asegurar un suministro de humedad adecuado a la hoja — la misma gota de 40 µm que funciona a 200 mm de distancia puede evaporarse un 50-60% antes de llegar a la hoja a 500 mm en aire caliente, entregando una humedad insuficiente por evento de activación. Para grados de impresión y escritura donde cualquier mancha húmeda visible es un defecto de calidad: especifique el extremo inferior del rango (30-50 µm) y acepte que puede ser necesaria una mayor frecuencia de activación. Para grados de embalaje donde la apariencia de la superficie es menos crítica: el extremo superior del rango (60-80 µm) proporciona un mayor suministro de humedad por evento de activación y una menor frecuencia de activación.
¿Por qué oscila el perfil de humedad de la hoja después de instalar boquillas de rehumectación para perfilado de humedad?
La oscilación del perfil de humedad después de instalar boquillas de rehumectación, donde el escáner de humedad muestra bandas alternas húmedas y secas en la dirección de la máquina con un período regular, es causada por uno de tres problemas del sistema de control, y el diagnóstico requiere identificar cuál. Banda muerta de control demasiado estrecha: la causa más común. Si la banda muerta de activación de zona se ajusta a ±0.1% de humedad, una zona de rehumectación se activa cuando el escáner lee 0.1% por debajo del objetivo, añade humedad, el escáner lee 0.1% por encima del objetivo en la siguiente pasada, se desactiva, la hoja se seca 0.1% por debajo del objetivo, se activa de nuevo. El período de esta oscilación es igual al tiempo de respuesta de la zona de rehumectación (típicamente 10-30 segundos para que la humedad añadida por la boquilla aparezca en el punto de medición del escáner) más el tiempo de escaneo del escáner. Solución: amplíe la banda muerta en incrementos de 0.1% hasta que la oscilación se detenga — típicamente ±0.3-0.5% de humedad. Ganancia de respuesta de zona demasiado alta: la zona de rehumectación está añadiendo más humedad por evento de activación de la necesaria para corregir el déficit. Reduzca el caudal de la boquilla por zona o reduzca el ciclo de trabajo de activación. Esto produce el mismo patrón de oscilación que la banda muerta estrecha, pero persiste incluso con ajustes de banda muerta más amplios. Desajuste del retardo de escaneo de escáner a boquilla: el escáner de humedad mide una posición CD, envía una señal de activación a la zona de rehumectación correspondiente, pero la zona no está posicionada directamente debajo del punto de medición del escáner en la dirección de la máquina. Hay un retraso de tiempo entre la medición del escáner y la activación de la rehumectación que corresponde a la velocidad de la máquina y la distancia MD entre la posición del escáner y la posición de la boquilla de rehumectación. Si el sistema de control no tiene en cuenta este retraso, la activación de la rehumectación está desfasada con el déficit de humedad medido, activándose cuando la posición del escáner ha pasado la zona de rehumectación. Esto produce un patrón de oscilación sistemática donde las bandas húmedas y secas están consistentemente desfasadas de las posiciones predichas por el escáner.
¿Qué causa que la humedad relativa de la sala de secado disminuya y qué sistema de rociado lo previene?
La humedad relativa de la sala de secado disminuye durante las operaciones en clima frío porque el aire frío exterior se infiltra en la sala de máquinas —a través de las brechas del edificio, puertas de cambio de rollo, aire de reposición de la ventilación del proceso y reposición del aire de escape de la campana— a una velocidad que excede la adición de humedad del proceso de secado. El aire frío tiene un bajo contenido de humedad absoluta: el aire exterior a 0°C y 80% HR tiene aproximadamente 3.5 g/m³ de humedad absoluta; el mismo aire calentado a 25°C dentro de la sala de máquinas tiene aproximadamente 17% HR sin humedad añadida. Cuando grandes volúmenes de este aire frío y seco entran en la sala de máquinas durante las operaciones de invierno, la HR de la sala de máquinas puede caer de un 60-70% normal a un 30-40% o menos en minutos cuando se abre una puerta del edificio para un cambio de rollo. A un 30-40% HR, una hoja de papel tisú o de impresión con un 5% de contenido de humedad liberará humedad de sus bordes al aire ambiente seco — los bordes se equilibran con la HR más baja más rápido que el centro, creando un contenido de humedad diferencial a lo ancho de la hoja. Este secado diferencial produce tensión de contracción en los bordes en la bobina, roturas de la hoja en los desenrolladores y una mayor variación de tensión en la dirección de la máquina que altera la formación de la bobina. La solución del sistema de rociado es un conjunto de humidificación de la sala de máquinas que utiliza boquillas de niebla ultrafina (Dv50 5-15 µm) con control modulante de múltiples sensores de HR posicionados a la altura del papel en toda la sala de máquinas. El sistema se activa cuando la HR cae por debajo del punto de ajuste inferior (típicamente 55-60% HR) y modula la tasa de pulverización para mantener el rango objetivo, con una respuesta más rápida que un sistema de pulverización de volumen fijo que no puede adaptarse a la tasa variable de infiltración de aire frío. Requisito de diseño crítico: los conjuntos de boquillas deben posicionarse para lograr una HR uniforme en toda la sala de máquinas, no solo cerca de las posiciones de las boquillas — los puntos de infiltración de aire frío crean zonas secas que requieren cobertura de pulverización dentro de 5-10 m para evitar depresiones de HR local por debajo del rango objetivo.
¿Cómo funciona el rociado de desobrecalentamiento de vapor en un sistema de vapor de secado de máquinas de papel?
Los sistemas de vapor de secado de máquinas de papel suministran vapor a múltiples niveles de presión a diferentes grupos de secadores —típicamente de 3 a 6 niveles de presión de vapor desde el cabezal de suministro de alta presión hasta los grupos de escape de baja presión— utilizando válvulas reductoras de presión para escalonar entre niveles. Cuando la presión del vapor se reduce a través de una válvula reductora de presión, el vapor se sobrecalienta: la caída de presión sin eliminación de calor aumenta la temperatura del vapor por encima de la temperatura de saturación a la nueva presión más baja. Por ejemplo, reducir el vapor de 8 bar (saturación 170°C) a 4 bar (saturación 151°C) a través de una válvula reductora de presión produce vapor sobrecalentado a aproximadamente 175-185°C a 4 bar —alrededor de 25-34°C de sobrecalentamiento. El vapor sobrecalentado que entra en los cilindros secadores reduce la eficiencia de la transferencia de calor porque no se condensa hasta que se enfría a la temperatura de saturación de 4 bar de 151°C, creando una película de vapor en la superficie de la carcasa del cilindro que aísla el vapor de la carcasa. Cada grado de sobrecalentamiento que debe eliminarse antes de que comience la condensación en la carcasa reduce la fuerza motriz de temperatura disponible para la transferencia de calor y disminuye la tasa de secado efectiva. El desobrecalentamiento por inyección de agua elimina el sobrecalentamiento al evaporar el agua inyectada: el calor latente de evaporación del agua inyectada absorbe la energía de sobrecalentamiento del vapor, enfriándolo a la temperatura de saturación. La boquilla de desobrecalentamiento (cono completo, gota fina, posicionada aguas arriba de una sección de mezcla) debe inyectar exactamente la cantidad de agua necesaria para absorber el sobrecalentamiento —demasiado poco deja sobrecalentamiento residual; demasiado produce vapor saturado húmedo con gotas no evaporadas. La tasa de inyección de agua se controla mediante un controlador de desobrecalentamiento que modula el caudal de la boquilla en función de la temperatura del vapor medida aguas abajo de la sección de mezcla, apuntando a la temperatura de saturación a la presión reducida. La geometría del orificio de la boquilla determina la relación entre la presión de suministro y el caudal —el desgaste del orificio cambia esta relación con el tiempo y debe monitorearse comparando la posición de la válvula requerida por el controlador con la posición esperada para las condiciones actuales del vapor.
¿Por qué las boquillas de perfilado de humedad de orificio fino se bloquean con más frecuencia en verano que en invierno?
La obstrucción del orificio de la boquilla de perfilado de humedad es más frecuente en verano por dos razones independientes relacionadas con la calidad del agua y el crecimiento biológico. Dureza del agua y formación de incrustaciones: en muchos sistemas de agua de fábrica, las temperaturas de operación en verano son más altas en el suministro de agua de proceso — las torres de enfriamiento son menos efectivas en clima cálido, y los suministros de agua subterránea y superficial tienen concentraciones minerales más altas en verano debido a caudales más bajos y mayor evaporación. Las temperaturas más altas del agua aceleran la precipitación de carbonato de calcio en las superficies de los orificios porque la solubilidad de CaCO₃ disminuye con la temperatura (a diferencia de la mayoría de las sales). Un suministro de agua con 200 ppm de dureza de CaCO₃ a 15°C tiene aproximadamente un 40% más de potencial de formación de incrustaciones a una temperatura de suministro de 35°C — por lo que la calidad del agua de verano deposita incrustaciones más rápidamente que en invierno, incluso con la misma dureza nominal. Si el sistema de rehumectación se suministra desde una fuente de agua que no tiene tratamiento DI/RO durante todo el año, la tasa de acumulación de incrustaciones en los orificios aumenta notablemente en verano. Crecimiento biológico: los colectores de boquillas de orificio fino en los sistemas de perfilado de humedad — particularmente donde las boquillas están inactivas durante períodos de baja actividad de producción o cambios de grado — pueden desarrollar biopelícula en las tuberías muertas del colector y en las caras de los orificios de las boquillas durante el clima cálido. La biopelícula de Pseudomonas y otras bacterias del agua se establece a 20°C o más, creciendo rápidamente por encima de los 25°C en verano. Un orificio de 50 µm parcialmente bloqueado por biopelícula no parece bloqueado a simple vista — el orificio parece abierto pero la sección transversal de flujo real se reduce en un 30-50% por el grosor de la biopelícula. Soluciones: para las incrustaciones, suministro de agua DI/RO con purga ácida periódica del colector (ácido cítrico diluido a pH 3-4, enjuague). Para el crecimiento biológico, purga periódica con biocida del colector de rehumectación durante los cambios de grado o en el mantenimiento semanal — solución de dióxido de cloro a 5-10 ppm residuales, contacto de 30 minutos, enjuague. Inspeccione y mida los caudales individuales de las boquillas en cada mantenimiento mensual para detectar las primeras etapas de cualquier mecanismo de obstrucción antes de que produzca un problema visible en el perfil de humedad.
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Comparta el ancho de su máquina, la configuración de la sección de secado, el tipo de escáner de perfil, la distancia del capó, la dureza del agua y los datos actuales del perfil de humedad — especificaremos el Dv50 correcto, el número de zonas, el diseño del colector y los requisitos de suministro de agua para sus sistemas de rehumectación, humidificación y acondicionamiento de vapor.