Causas do Chatter no Yankee na Produção de Tissue
O chatter no cilindro Yankee resulta de uma combinação de fatores processuais e mecânicos que fazem a lâmina de crepe pulsar ou flexionar, por fim, vibrando sobre a superfície do secador, escavando o metal e deixando marcas de Chatter. Há décadas, o chatter provoca perdas significativas de produção e rentabilidade. Quando o problema chega ao ponto de exigir retífica do Yankee para eliminar as marcas, se faz necessário uma paralisação de até uma semana, um serviço custoso, além da produção perdida durante este intervalo de tempo.
Algumas fábricas retificam o Yankee de forma programada, de 12 meses a 5 anos, no caso de cilindros de ferro fundido. A cada retífica remove-se metal, quando a espessura da camisa atinge um limite, a seguradora decide o futuro do cilindro: Retificar novamente e “desclassificar” o vaso de pressão para operar em pressão máxima menor, ou metalizar a superfície e manter a pressão original.
A maioria opta pela metalização, processo custoso e demorado, mas que, se bem gerido, garante de 10 a 15 anos de operação antes de nova intervenção.
Embora as influências sobre a geração de chatter sejam praticamente infinitas, muitas fontes podem ser eliminadas ou controladas com boas práticas. Raros são os casos em que mudar o fornecedor do químico de revestimento do Yankee ou das lâminas de crepe resolvam o problema por completo. Trata-se quase sempre de múltiplas causas. A seguir, examinamos as principais fontes de v fontes de vibração e como elas podem interagir para causar chatter.
Principais fontes de vibração que geram chatter
Químico de Revestimento (Coating)
O Coating do Yankee protege o cilindro e permite crepar o papel na intensidade correta para produzir tissue com as propriedades desejadas. O Coating funciona melhor dentro de condições ideais de processo, logo variações de processo (temperatura, umidade, velocidade) e desgaste constante de lâminas de crepe podem comprometer estas condições ideias e colocar o Yankee em risco.
Cascão nas Bordas
A imagem à direita ilustra a formação de cascão nas bordas do Yankee, onde visualizamos duas faixas duras de revestimento que são difíceis de remover uniformemente com os raspadores e podem facilmente desenvolver chatter. Sem ação imediata, essa vibração se propaga ao longo do raspador e causa chatter sob a folha.
Por que se formam faixas nessa região? A temperatura mais alta fora da região da folha seca excessivamente o revestimento e o endurece, não permitindo ser removido por raspadores com abaixo do desempenho.
Por que o revestimento não pode ser corrigido? O revestimento é projetado trabalhar nas regiões de dentro e fora da largura do papel, então ajustes precisam ser feitos na produção. Em alguns casos, o fabricante tem uma contribuição maior de secagem no cilindro secador do que na Capota para obter maior volume ou maciez com menor umidade. Nesse caso, a temperatura é mais elevada, dificultando a operação adequada dos raspadores. No outro extremo, se o Yankee opera muito rápido e o coating não tem tempo suficiente para se fixar (40 a 60 milissegundos), ocorre má crepagem e proteção inadequada do Yankee.
O químico de Coating também apresenta desafios para a operação correta do Yankee. Desmoldantes, amaciantes e antiespumantes amaciam o revestimento. Resistência à umidade, resistência a seco, carboximetilcelulose (CMC) e resistência úmida temporária tornam o revestimento mais robusto. Resíduos iônicos, sulfitos, variações de pH e oxidantes também alteram negativamente a aderência e dureza do revestimento.
Para manusear adequadamente a superfície do Yankee, os fabricantes têm diversas ferramentas para manter o processo dentro das condições ideais. Uma ferramenta importante é a adição de fosfato no chuveiro de coating para melhorar a aderência ao Yankee. O fosfato monoamônico (MAP) é comum em Yankees metalizados e pode ser aplicado para diminuir o pH. Isso reduz a velocidade da reação e amacia o revestimento, ou adiciona um fosfato de pH alto para acelerar a reação da resina adesiva. A velocidade da reação controla a espessura do filme no Yankee. Se um modificador substituir o agente desmoldante (release), a velocidade da formação do filme e sua espessura aumentam. Proporções corretas são cruciais para evitar cenários favoráveis ao chatter.
Raspadores
Os Raspadores podem ser uma grande fonte de vibração que causam chatter na superfície do Yankee. Normalmente, as máquinas usam dois (Corte e Crepe) ou três (Corte, Crepe e Limpeza) raspadores. Todos devem ser monitorados de perto quando o chatter é identificado. Os raspadores geram chatter de várias formas, inclusive por pulsação gerada por osciladores e mancais em condições inadequadas. Se um raspador estiver mal ajustado ao Yankee, o revestimento ficará irregular e a proteção será inadequada em certas áreas. Sobrecarga ou subcarga da lâmina de crepe, ângulo ou afiação incorretas da lâmina causam limpeza inadequada e comprometem a proteção do revestimento orgânico. Algumas configurações de raspadores possuem procedimentos de carga muito rápidos, podendo danificar ou marcar o Yankee. Alguns porta-lâminas tipo“dedos” têm fama de causar o chamado efeito de “faixa tigradas” e não são recomendados para altas velocidades.
Umidade Excessiva e Perfis Desiguais
Uma das áreas mais difíceis para os fabricantes solucionarem problemas na operação do Yankee é o sistema de extração de condensado, pois sua operação é, em grande parte, invisível. Muitas vezes, a instrumentação é insuficiente ou mal mantida, resultando em informações pouco confiáveis e "secagem às cegas". Se o Yankee ficar muito quente, pode deformar-se irregularmente, causando vibração excessiva e pulsações no rolo de pressão, forçando o resfriamento rápido ou a parada da máquina. Esse tipo de vibração é severo e perigoso. Outros problemas incluem temperaturas não uniformes da camisa do Yankee, gerando pontos quentes e frios, geralmente causados por entupimentos localizados no sifão internos, vazamentos internos e operação inadequada do sistema de drenagem do secador. Em sistemas modernos, vapor de passagem é usado em conjunto com controle diferencial de pressão para remoção do condensado.
Um perfil de umidade irregular é fator na maioria dos eventos de chatter. Faixas úmidas podem remover o revestimento do Yankee, eliminando a proteção nessa área. Faixas secas causam revestimento mais duros devido à temperatura elevada, resultando em uma camada que não pode ser removida uniformemente. Faixas úmidas ao lado de faixas secas são uma grande fonte de desgaste irregular da lâmina e aumento da vibração. O rolo de sucção e pressão de sucção é outra causa de perfis de umidade irregulares. Um rolo com revestimento desgastado deságua em taxa diferente. Se o raspador para remoção da água do rolo for inadequado, a água não removida inundará as seções do nip, causando perfis irregulares de umidade.
Desempenho do Vestuário (Clothing)
Após o break-in, o feltro perde gradativamente eficiência de drenagem, retendo contaminantes que entopem e compactam o feltro e limitam sua capacidade de remoção adequada de água no nip, fazendo com que a folha fique mais úmida ao chegar no Yankee. Uma folha mais úmida pode causar resfriamento excessivo do Yankee e o revestimento não se fixa corretamente, reduzindo a proteção.
A imagem térmica ao lado mostra como o feltro úmido resfria a superfície do Yankee logo fora da folha (a faixa laranja central entre as zonas vermelhas). Essa faixa mais fria, na maioria dos casos, estará em contato com o feltro, e essa água livre resfriará a área, lavando qualquer revestimento orgânico, permitindo desgaste excessivo da lâmina e eventual chatter fora da folha. Como os feltros variam em largura ao longo do tempo, essa zona se move e deve ser monitorada para evitar início de chatter. Larguras de feltro apropriadas devem ser usadas para corresponder ao interior do Yankee. Chuveiros de Coating nas bordas podem ser necessários para controlar acúmulos nas extremidades.
Prensagem Deficiente
A fabricação de tissue sofre com efeitos da prensagem inadequada, assim como outros tipos de papel. Geralmente, máquinas modernas usam uma única prensa, o rolo de sucção e presão, mas muitas ainda possuem uma segunda prensa, que pode ou não estar carregada. Com o uso, o revestimento de borracha dos rolos de sucção e pressão se torna mais fina e dura. Quando a dureza P&J do rolo sai fora do ideal, o nip pode ficar muito intenso para operação adequada. Outro problema importante no rolo sucção e pressão é o ajuste correto da remoção de água da zona de vácuo e do raspador que podem causar o arraste inadequado de água ao nip. Se a máquina tiver uma segunda prensa e está estiver descarregada, a deformação do Yankee muda e as curvaturas de coroa do rolo sucção e pressão provavelmente estarão incorretas. Um rolo de sucção e pressão mal ajustado causa faixas úmidas e ameaça a proteção do Yankee.
Velocidade
A velocidade é frequentemente a causa raiz do chatter. Se operar rápido demais para o processo, a folha pode ficar muito úmida e/ou com faixas, causando formação desigual do filme no Yankee e proteção inadequada. Operar muito devagar também gera vibrações excessivas devido ao revestimento mais duro. Operar um Yankee em baixa velocidade sem alterações significativas no químico de coating é muito difícil e inseguro. Muitas máquinas enfrentam vibrações excessivas causadas por harmônicos nos rolos, secadores Yankee e raspadores em velocidades variadas. À medida que o Yankee opera mais rápido, harmônicos se tornam problema a ser tratado em velocidades específicas de cada cilindro.
Ferramentas de Monitoramento
Sistemas de monitoramento de vibração estão disponíveis para medir vibrações nos raspadores usando acelerômetros. Um fluxo contínuo de dados é enviado a programas que ajudam a desenvolver condições operacionais e procedimentos para controlar e reduzir vibrações.
Outras informações de tendência do SDCD e curvas de carga do acionamento do Yankee são úteis para comparar diferentes pacotes de químicos e condições de operação. A carga de acionamento é sensível à velocidade, umidade, espessura e dureza do filme de revestimento. Medir taxas de desgaste e ângulos das lâminas também auxilia na identificação do melhor e mais seguro ponto para operar o secador Yankee na fabricação de tissue.
