Producción de Papel

Cuando se habla de papel, la mayoría de las personas piensa en árboles sin embargo el papel se puede hacer de varios tipos de plantas, porque la celulosa es la base de todos los tipos de material vegetal. Inventores probaron varios tipos de fibras, incluyendo la pulpa de madera que salió mejor. La fibra de madera fue la materia más disponible para hacer el papel.

Ø  ¿Pero que es el Papel?

El papel es una delgada hoja elaborada con pasta de fibras vegetales que son molidas, blanqueadas, diluidas en agua, secadas y endurecidas formando así una pulpa de celulosa que a esta se le añaden sustancias como el polipropileno o el polietileno con el fin de proporcionar diversas características.  Químicamente las fibras están aglutinadas mediante enlaces por puente de hidrógeno.

Ø  Producción: Preparación mecanizada química del papel.

La primera etapa es la preparación de la materia prima. Los materiales más usados hoy día son los trapos de algodón o lino y la pulpa de madera. En la actualidad, más del 95% del papel se fabrica con celulosa de madera.

La preparación de la madera para la fabricación de papel se efectúa en dos formas diferentes.

En el proceso de trituración, los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva giratoria que va arrancando fibras. Las fibras obtenidas son cortas y sólo se emplean para producir papel prensa barato o para mezclarlas con otro tipo de fibras de madera en la fabricación de papel de alta calidad.

En los procesos de tipo químico, las astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa.

En algunos casos se combinan, donde se es triturada mediante maquinaria y luego se utilizan químicos como acido sulfúrico y cloro para obtener mayor calidad.

El siguiente paso es el Blanqueo de la pasta: En la producción de pastas más brillantes. Dependiendo del tipo de pasta o papel que se desea fabricar  son los químicos que se emplearan. El proceso comprende la cloración seguida de tratamiento donde se queman tejidos, y luego varias etapas de blanqueo usando hipoclorito de sodio o también dióxido de cloro. El cloro puro no se utiliza por los posibles peligros que presenta.

Continuamente, la tarea de la composición de la pasta en la fabricación de papel comprende otro tipo de operaciones que se pueden clasificar como intermedias entre el proceso de la preparación de la pasta celulosa y propiamente el proceso de la fabricación de papel. A la pasta celulosa se le añaden productos químicos. Estos aditivos pueden ser resinas u otros agentes con función de colantes.

En la composición de la pasta, la materia prima se diluye con agua residual de la máquina de papel. La pasta aplastada y apretada pasa por maquinas que le quitan el agua y luego por un filtro de gruesa lana entre otros rodillos de presión antes de recibir su acabado para secar y dar forma.

Ø  Para la producción de los diferentes tipos de papel, el proceso lleva algunos cambios especialmente en el tipo de pasta.

·         Pasta mecánica de madera

Con la primera elaboración de la madera (primer proceso), se obtiene un producto menos elaborado, porque la celulosa se utiliza mezclada con el resto de los componentes de la madera. Se utiliza para la elaboración de papeles de baja calidad como papel para periódico; tiene más aprovechamiento pero menos calidad.

·         Pasta morena

Se obtiene simplemente desfibrando la madera después de haberla lavado y hervido (para eliminar materias incrustantes y facilitar el desfibrado). Se consigue una pasta de fibras largas y resistentes. Se emplea para la elaboración de cartones, papel de embalaje, sacos de papel, etc.

·         Pasta química o celulosa

Para la elaboración de papeles de buena calidad. Los primeros pasos son similares a los de la pasta mecánica pero luego: se cocina la madera con una solución llamada bisulfito, a gran temperatura. Luego se lava la masa con agua caliente para sacarle los restos de bisulfito, se blanquea y se desfibra, y finalmente obtenemos una buena pasta de celulosa.

·         Pasta de paja

Se obtiene de cereales y de arroz. Posee un color amarillento y se emplea para la elaboración de papeles de carnicería y para el interior del cartón ondulado.

·         Pasta de recortes

El recorte de papel se mezcla con las pastas para abaratar los costos. Según de donde proceda el recorte se dividen en las siguientes categorías:

·De cortes de bobina: en la fábrica al cortar las bobinas, papeles de buena calidad.

·De guillotina: aquí se clasifica según la blancura, composición, etc.

·Recortes domésticos: estos provienen de las oficinas, para elaborar papeles de baja calidad

·De la calle o impresos: solo utilizado para fabricar cartón gris.

·         Pasta de trapos

Al estar compuesto por celulosa pura solo se realiza antes del proceso, una limpieza. Se emplean trapos de algodón, cáñamo, lino, yute y seda. Con ella se realizan papeles de primera.

Adjunto los enlaces de dos videos de la página ¨youtube.com¨ sobre la elaboración o producción de diferentes tipos de papel, en los cuales se visualiza mejor el proceso:

Ø  Papel higiénico: En este video se explica y se relata que se utiliza la pulpa morena.

http://www.youtube.com/watch?v=TbT-LQI3fNE

Ø  Papel: En este otro video se relata cómo se blanquea se trata la pulpa para fabricar el común papel blanco.

http://www.youtube.com/watch?v=h-30rm7_ITI

Aplicación Práctica, Sistema de Particulas

Mecanica II, Dinamica.

ü  Problema práctico:

Se realiza un estudio en centro turístico en donde existe como atracción indoor para niños el conocido bejuco que es una cuerda en la que se simula y se busca cumplir la función de canopy. La cuerda está colgada a un carrito con ruedas que reducen la fricción en una considerable cantidad hasta casi ser despreciable, y estas van sobre unos rieles de acero o mejor conocidos como perlin. Este estudio se realiza por que el centro desea implementar ciertas medidas de seguridad para las cuales se necesitan conocer ciertos datos.

El estudio que se quiere realizar es para conocer datos como la velocidad y la altura en la que una persona (niño) puede llegar a optar en condiciones máximas si se conoce que la cuerda mide 1m de longitud, y que un niño promedio de un alto de 1.48m con una masa de 42kg salga a una velocidad de 1.2 m/seg. La masa del carrito es aproximadamente 1.0kg

ü  Datos:

Vo= 1.2m/s                      V_a` = ¿?

L= 1m                                V_b` = ¿?

M_a= 1 kg

M_b=42 kg

ü  Procedimientos:

Vb= - V_a + V_B/A   =>    Vb = Va

Mvo = mva +mvb

1 x 1.2 = ( 1 x Va) + (42 x Vb) 

1.2 = Va + 42Va

1.2 = 42 Va

Va = 1.2/42

Va` = 0.03 m/s   =   Vb` = 0.03m/s

Conservación de energía:

Va + Vb +Ta + Tb = Va` + Vb` +Ta` + Tb`

Magh + mbgh + ½ V²am² + ½ V ²bm = Magh + mbgh + ½ V ²am + ½ V ²bm

0 + 0 + 0 + ½ (1.2)² (42) = 0 + (42x9.8xh) + ½ (0.03)² x 1  + ½ (0.03)² (42)

30.24 = 411.6h + 0.45x10-3 + 0.0189

(30.24 – 0.45x10-3 -0.0189) / 411.6  =  h

H= 0.0734m

H= 7.34cm

ü  Solución:

    Según con los datos obtenidos se pueden llegar a sacar algunas conclusiones de gran utilidad. Ahora se conoce la velocidad que el niño y el carrito pueden llegar a obtener y de cuando seria la altura h, en la que el niño y la cuerda se moverán hacia el frente.

R/  Va` = 0.03 m/s

      Vb` = 0.03 m/s

      H= 7.34cm

PVC

¿Qué es el PVC?

Este producto es un polímero (por adición), obtenido de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a poli cloruro de vinilo. La resina resultante u obtenida de esta polimerización es la más variable de la familia de los plásticos. Además de su gran versatilidad, el PVC es la resina sintética más compleja y difícil de formular y procesar, pues requiere un gran  número  de ingredientes y un balance adecuado de éstos para poder transformarlo al producto final deseado.

Sus iniciales PVC vienen de poli cloruro de vinil y se dice que se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C.

Industrialmente se conocen los pvc rígidos que son utilizados en la mayoría de los casos para envases, tuberías, ventanas y en otras aplicaciones hasta como reemplazo del hierro por algunas ventajas que ofrece este producto (difícil oxidación).  Y los pvc flexibles que son tal vez menos visibles pero son utilizados en cables, techos tensados, juguetes y hasta en pavimentos.

Algunas características aprovechables del PVC las cuales podemos utilizar industrialmente son:

Tiene gran resistencia a la abrasión, resistencia mecánica y al impacto.

Es estable e inerte por lo que se utiliza en aplicaciones donde se necesita higiene como por ejemplo en bolsas para sangre y tuberías de agua potable.

Es de una vida útil de muy alta durabilidad por lo que puede durar hasta 60años.

Debido a que en su formación contiene cloro, no se quema con facilidad ni arde por sí solo. Por esta razón es muy utilizado en el área de construcción actualmente.

Se utiliza como protector de cables eléctricos también debido a que es poco conductor eléctrico.

Se puede moldear sin tener que someterlo a altas temperaturas.

Es mucho mas rentable que otros materiales debido a su bajo coste en el mercado, coste de instalación y por su larga vida útil.

Es importante que el pvc no se deba utilizar para transportar aire comprimido, debido a que si el aire lleva micropartículas de aceite puede reaccionar con la composición de este producto y puede ser muy dañino y hasta explosivo.

Gases industriales

Oxigeno:

El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido, más pesado que el aire. A presión atmosférica u temperaturas por debajo de los -183° C, el oxígeno es un líquido azul pálido levemente más pesado que el agua. En sí mismo, este gas no es inflamable, pero ayuda a la combustión debido a que es un acelerador.

Para la producción industrial de oxígeno se somete a un proceso de destilación aire tomado de la atmósfera, el cual es filtrado, comprimido y enfriado. Por medio de estos procesos se extraen y se separan del aire los contenidos de agua, gases no deseados  o gases basura y algunas impurezas. El aire purificado es luego pasado por una gran columna de la que por separación se extraen, además de oxígeno, nitrógeno y argón en estado líquido. Por las bajas temperaturas el oxigeno se encuentra en estado liquido y se queda en la parte inferior de la torre lo que facilita la extracción.

El oxigeno por lo general se maneja y se transporta a la industria liquido debido a que rinde mas y es más fácil de almacenar.

Algunas de sus principales aplicaciones en la ingeniería son en quemadores, tratamientos de agua, soldaduras y como acelerómetro de combustión en diferentes y múltiples procesos.

                                                                                                                         

Nitrógeno:

El nitrógeno constituye la mayor parte del aire de la atmosfera terrestre. Se dice que que esta presente entre un 70% a un 80%. De igual manera que el oxigeno el nitrógeno se obtiene mediante una destilación fraccionada al aire; donde una vez ya seco y filtrado de impureza es sometido a altísimas presiones y se pasa a las columnas de rectificación. En estas columnas se enfría y se expande para provocar procesos en los que se parte el aire y se separa el oxigeno, argón y el nitrógeno que posiciona en la parte superior de la columna debido a que se evapora primero por su baja temperatura de ebullición con respecto a los otros elementos.

Aplicaciones: Se utiliza industrialmente para formar atmosferas sintéticas y modificadas, para la extracción de hidrogeno de metales líquidos, para los cortes con plasma y para la detección de fugas entre otras cosas.

Argon:

 Este gas se obtiene de igual manera que los anteriores, por destilación del aire. Se dice que el argón constituye una pequeña porción en la formación de aire, porcentajes muy bajos casi menores al 1%. El argón en Costa Rica tiene menor consumo que el nitrógeno y que el oxigeno, por lo que su fabricación u obtención es de mayor costo por lo que pocos porciones obtenidas del aire. El argón se utiliza para controlar las atmosferas oxidantes en procesos de manufactura.

Algunas de sus aplicaciones más conocidas son que se emplea como gas de relleno en lámparas incandescentes (no reacciona con el filamento), se utiliza en las fundiciones de hierro y también es muy útil en diferentes tipos de soldaduras.

Acetileno:

El acetileno a diferencia de los otros gases, es altamente inflamable, es ligero, más ligero que el aire y es incoloro. Es un gas utilizado como combustible por su característica reacción, ya que en combinación con algún acelerador como oxigeno podría provocar flamas de hasta 3480°C, por lo que también es aplicable en procesos de calentamiento, soldaduras y corte de materiales.

Polimeros...

Según investigaciones, cuando se unen moléculas de pequeña masa molecular conocidos como monómeros forman generalmente macromoléculas (con carbono) que estas a su vez forman polímeros. Entonces se entiende como polímero básicamente la unión de macromoléculas formadas por monómeros.

Existen tipos de polimerización, ósea formas de realizar esas uniones de macromoléculas, o bien de realizar polímeros.

En la polimerización por condensación,  por la unión de monómeros (generalmente dos) se dice que se pierde una molécula pequeña, debido a que se supone que la masa molecular del polímeros o de las macromoléculas no es igual a las de monómero. Los polímeros por condensación se dividen en dos. Los homopolimeros y los copo limeros, y estos a su vez se subdividen en poli etilenglicol y siliconas para los homopolimeros, y para los copo limeros existen las baquelitas, poliésteres y poliamidas.

En la otra forma de polimerización se resalta la polimerización por adicion, la cual esta se diferencia de la anterior en que en este caso la masa molecular del polímero es un multiplo exacto de la masa molecular del monómero. En la formación de este tipo de polímeros existen tres pasos que son la iniciación, la propagación o crecimiento y la terminación que según entiendo se dan uniones en los extremos.

Conocer acerca de los polímeros y de su procesamiento es bastante interesante pero de igual manera un poco confuso, es materia muy relacionada a la ingeniería química por lo que por esta razón existen procesos un poco entendible o bien, difusos. Espero poder haberlo explicado de una manera sencilla y entendible, para principalmente brindar una idea de este proceso tan complejo pero inmensamente relevante en la ingeniería actual.