Ingeniera Civil Química / El papel Tissue es un papel suave y absorbente que se utiliza tanto en el ámbito doméstico como sanitario. Este tiene como principal característica su suavidad y textura, además de su bajo peso y múltiples capas. La fabricación del papel se concentra principalmente en remover el agua de una suspensión fibrosa, mediante procesos mecánicos. La etapa de secado es uno de los más relevantes en el proceso productivo del papel ya que en esta se remueve la mayor cantidad de agua (de un 60% a un 5% aprox.). Asimismo, esta fase es esencial en lo que concierne a las propiedades del producto, particularmente para papeles Tissue, ya que determina niveles de suavidad y textura. En esta investigación se realizó un modelo paramétrico y fenomenológico del secado de papel que tiene como principal objetivo comprender el proceso de producción de papel Tissue y poder manipular sus variables correctamente para proponer medidas de optimización. Dicho modelo busca asociar las variables, que estén involucradas en la transferencia de calor, con indicadores de salida como productividad, costos y calidad del producto. El modelo fue desarrollado en base a una de las máquinas papeleras presentes en la planta de papel Tissue de la empresa CMPC, localizada en Talagante. Para llevar a cabo el modelo se identificaron los principales fenómenos involucrados en la etapa de secado y se utilizaron las ecuaciones que describen sus comportamientos para crear la base teórica del modelo. Luego se hizo una búsqueda bibliográfica que avalara los parámetros característicos de los fluidos y geometrías involucradas. Gracias a la simulación se logró identificar las variables manipulables más significativas en el proceso del secado siendo estas la velocidad del ventilador de recirculación, la temperatura del aire y la velocidad del cilindro. Estas variables son capaces de controlar el proceso con el fin de lograr los estándares de calidad del producto. Además se determina la condición actual del sistema demostrando su comportamiento a través de perfiles de humedad y temperatura, fijando variables de entrada y traduciendo los resultados en indicadores de salida. Asimismo se determina que la influencia del sistema de inyección de aire mediante capotas es transcendental para la etapa de secado, logrando un 64,2% de la evaporación del agua, mientras que el cilindro aporta con el 35,8% restante. Y finalmente se sugiere manipular la velocidad del ventilador pues tal cambio tiene mayor impacto sobre la calidad del papel, ya que su manipulación no incurre en gastos monetarios (referentes al consumo de gas natural). Además si se desea aumentar o disminuir la producción, se recomienda modificar la velocidad del cilindro secador.

Ingeniera Civil Química / El consumo energético, para las empresas productivas resulta ser una de sus principales contingencias, debido al sostenido aumento que han experimentado los precios de los combustibles. Para el caso de las máquinas papeleras, el mayor consumo energético dentro de su proceso de fabricación ocurre en las etapas de secado, las cuales tienen como objetivo remover una gran cantidad de agua desde la hoja ya formada, mediante el uso de energía térmica. Esta etapa consta fundamentalmente de dos subprocesos. En primer lugar, cuenta con un sistema de vapor y condensado, en el cual el papel es secado por conducción, mediante el contacto con un cilindro secador alimentado con vapor, y posteriormente por una capota de aire caliente que en contacto con el papel, lo seca por convección. El objetivo general de este trabajo es establecer los parámetros operacionales que permitan optimizar el consumo específico de combustible en procesos de secado de papel tissue, específicamente en la capota de aire caliente, en la Máquina Papelera N°2 de CMPC Tissue, Planta Talagante. Esta planta cuenta con una producción anual de 59.000 [ton/año], y sus productos terminados se identifican con las marcas Elite, Confort, Nova, Noble y Ladysoft, entre otros. Para llevar a cabo esta tarea, se realiza un análisis teórico del proceso de secado, en el cual se identifican las siguientes variables relevantes para los fenómenos de transferencia de calor involucrados: velocidad, temperatura, flujo y humedad del aire. Operacionalmente, estas variables se pueden controlar mediante el manejo de parámetros de proceso, tales como la velocidad de los ventiladores de recirculación de aire y la apertura de dampers de entrada y de salida del sistema de capota de aire caliente. Por lo anterior, se planifican dos fases experimentales a desarrollar. En la primera, se busca observar la influencia de la velocidad y flujo del aire en el proceso de secado, utilizando diversos valores de velocidad de los ventiladores de recirculación del aire. En la segunda, se exploran distintos valores de apertura en los dampers para controlar el flujo y humedad del aire. Los resultados obtenidos indican un menor consumo específico de energía para el caso en que se opera con mayores velocidades en los ventiladores de recirculación, y por ende, cuando el sistema trabaja con un mayor flujo de aire, alcanzándose una disminución del 16% en el consumo específico de combustible. La primera condición descrita se atribuye a que el sistema opera con un coeficiente de convección de calor mayor, debido al aumento en la velocidad el aire. En segundo lugar, una mayor apertura en los dampers de entrada y mayor cierre en los de salida, establecen una condición de operación con mayor flujo de aire, lo que favorece la transferencia por convección e intercambio másico.