Uma Análise de um Sistema de Filtragem Pressurizada Projetado por e para Fabricantes de Papel

Os filtros pressurizados são amplamente utilizados no processo de fabricação de papel e frequentemente passam despercebidos, pois operam de forma contínua em sistemas de água estáveis. Trabalham silenciosamente, como projetado, evitando o entupimento dos bicos pulverizadores dos chuveiros e garantindo que as vestimentas da máquina de papel permaneçam limpas. Esses filtros protegem equipamentos de processo removendo contaminantes como areia e silte da água da fábrica. A qualidade da água de diluição de produtos químicos melhora, enquanto fibras e pelos de feltro são removidos do amido da prensa de colagem, prevenindo defeitos na folha.

No entanto, a situação muda completamente quando o sistema de água branca do rio ou da fábrica se desestabiliza. Nessas ocasiões, as equipes de manutenção muitas vezes dedicam atenção integral aos filtros pressurizados, incluindo a desmontagem e limpeza de sistemas de retrolavagem automática, até que o processo volte à estabilidade.

Uma breve revisão da teoria de filtração pressurizada

O filtro pressurizado pode ser um dos equipamentos mais incompreendidos da fábrica. Ele pertence à classe dos chamados “filtros de polimento”, projetados para remover pequenas quantidades de sólidos suspensos de líquidos. Dependendo da retenção em mícron da tela e da área superficial de filtração, um elemento filtrante típico retém entre 0,05 e 1,0 libra de sólidos antes de exigir limpeza.

Como exemplo, se um filtro remove 5 ppm de sólidos de um fluxo de água de 100 gpm, ele acumulará cerca de 6 libras de sólidos por dia. Se a capacidade da tela for de 0,5 libra, será necessária limpeza a cada duas horas, ou 12 vezes ao dia. O fato de um filtro pressurizado remover uma quantidade aparentemente pequena de material pode não ser intuitivo sem esse raciocínio matemático. Entretanto, sabe-se que basta uma única fibra para entupir um bico de chuveiro, causando defeitos na folha e custos significativos à fábrica.

A Figura 1 ilustra o caminho do fluxo em um filtro pressurizado de tubo único (single-tube pressure filter). O líquido entra pela esquerda, o líquido limpo sai pela direita, e os contaminantes permanecem na parte externa do meio filtrante. À medida que a camada de sólidos se acumula, a pressão diferencial entre a entrada e a saída aumenta até atingir um valor predeterminado (tipicamente 10–20 psid, ou 0,69–1,38 bar), momento em que a limpeza é necessária. A operação de limpeza pode ser realizada de três formas:

Limpeza manual – requer a remoção do elemento filtrante da carcaça.
Retrolavagem interna – usa água de processo já filtrada para descarregar contaminantes para o dreno (Figura 2).
Retrolavagem externa – usa uma fonte líquida externa para descarregar contaminantes para o dreno (Figura 3).

Tanto a retrolavagem interna quanto a externa são normalmente automáticas, sem intervenção do operador. Porém, quando o processo se desestabiliza, as telas podem reter sólidos em excesso muito rapidamente. O ciclo automático, acionado pela pressão diferencial, pode não dar conta da frequência necessária, exigindo remoção e limpeza manual. O filtro, nesse caso, está apenas cumprindo sua função, mas sendo exigido além do que foi projetado.

Em uma fábrica de papel, a Kadant identificou a oportunidade de eliminar uma etapa de manutenção e tornar a remoção do elemento filtrante mais simples, reduzindo custos associados ao serviço de filtros. Como resultado, foi desenvolvido o sistema de filtração ErGo™, projetado para combinar segurança operacional e menor necessidade de manutenção.

As principais características do design incluem: