Cómo detectar el desgaste de las boquillas, mejorar las prácticas de mantenimiento y garantizar un mejor desempeño del sistema de regaderas

Todo empieza con la boquilla. Las boquillas en los sistemas de aspersión dentro de la Industria de la Pulpa y el Papel son como cualquier otro componente de desgaste. Requieren el mismo nivel de atención y mantenimiento que las cuchillas, los rodamientos y otros componentes. Con frecuencia hemos escuchado decir en las fábricas que, si la regadera está funcionando, todo funciona bien. Sin embargo, esto no puede estar más alejado de la realidad. En este artículo hablaremos de las formas para monitorear las regaderas, las boquillas y los patrones de aspersión para garantizar el mejor funcionamiento posible.

Existen diversos factores cuando se trata de patrones de aspersión y calidad de la aspersión. Aspectos como el flujo laminar, la turbulencia, el ángulo y patrón de aspersión, alteración del patrón y la apariencia visual, todo esto nos ayuda a decidir cuándo hay que cambiar las boquillas existentes por unas nuevas. Quizá se pregunte ¿por qué es importante preocuparse por el desgaste de una boquilla de aspersión? Bueno, de acuerdo con las diferentes variables enumeradas anteriormente, hay muchas razones. Nos enfocaremos en algunas de las boquillas más utilizadas en la Industria Papelera: las boquillas de aspersión plana y las boquillas de chorro sólido.

Boquillas de aspersión de patrón plano: Indicadores visuales de desgaste

Aunque las boquillas de aspersión plana no se ven muy diferentes a simple vista, hay algunos aspectos que llaman la atención cuando se trata de identificar si una boquilla de aspersión plana está desgastada y lista para cambiarse. Mientras que hay cosas obvias que puede ver en la pantalla de su sistema de control, como el aumento del flujo de una regadera o la variación de la presión, habrá ocasiones en que notará cambios en la calidad de la aspersión. En lugar de una aspersión de aspecto uniforme, puede empezar a notar rayas en el patrón de aspersión. Éstas pueden alterar la cobertura uniforme que proporciona la boquilla, haciendo que las diferentes secciones reciban diferentes cantidades de agua. Normalmente, una boquilla de aspersión plana tiene una distribución de forma curva de campana. La concentración más alta está en el centro y se va reduciendo hacia los extremos del patrón de aspersión. En la Figura 1, puede ver la comparación entre una boquilla de aspersión en buen estado y una boquilla de aspersión desgastada.

La boquilla de la izquierda tiene un patrón de aspersión y una curva de campana uniforme en los tubos de recolección, que representan la distribución de la aspersión. La boquilla de la derecha tiene una aspersión muy similar, pero si se observa detenidamente, tiene algunas ligeras rayas en el patrón. También puede observar en los tubos de recolección que la distribución de la aspersión no tiene la forma de una curva de campana uniforme. Produce mucha más aspersión en el centro y en el lado derecho del patrón de aspersión. Esto puede generar recubrimientos e impactos de aspersión desiguales, provocando problemas de calidad en el producto. Sin mencionar que, si se están asperjando productos químicos a través de estas boquillas, se estarían utilizando en exceso resultando en desperdicios muy costosos.

A medida que las boquillas con patrón de abanico se van desgastando, también se puede notar que el ángulo de aspersión comienza a reducirse y los bordes se abocardan. Esto se debe a que el orificio original -de corte preciso- ha cambiado de forma. Sin duda, esto ocurrirá más rápido cuando los fluidos contienen sólidos que se asperjan a través de las boquillas. Es un hecho bien conocido que muchas de las regaderas utilizadas en el proceso de fabricación de papel utilizan agua reciclada, o agua blanca. Esta agua contiene sólidos que no solo obstruirán las boquillas, sino que causarán un desgaste más rápido que el de una boquilla que asperja agua fresca.

Dado que todas las aplicaciones de nuestras boquillas son diferentes, con distintos líquidos, contenido de sólidos, presiones, flujos, etc. nos resulta imposible dar una indicación genérica de cuánto tiempo debe durar una de nuestras boquillas. Por ello, es importante prestar atención a las características de aspersión indicadas anteriormente y trabajar con sus expertos locales para definir un intervalo de mantenimiento que se adapte a sus aplicaciones específicas.

Boquillas de chorro sólido: Cómo detectar el deterioro del desempeño

Es más difícil detectar el desgaste de las boquillas de chorro sólido. En general, el flujo no se incrementará significativamente. Será el patrón de aspersión el que muestre si una boquilla está desgastada o no.

La mayoría de las boquillas de chorro sólido en la Industria Papelera son parte de dos aplicaciones. Una aplicación es para cortar los extremos de la hoja y la otra es para la limpieza de telas y fieltros a alta presión (HP). Ambas aplicaciones utilizan orificios pequeños de tamaño similar que crean un patrón de chorro sólido. Los materiales típicos de fabricación de los orificios son: acero inoxidable 316, cerámica y rubí/zafiro. El acero inoxidable 316 tendrá una vida útil más corta mientras los orificios de rubí/zafiro tendrán una vida útil más larga. Los orificios de cerámica estarán en algún punto intermedio. Menciono los materiales de los orificios porque son relevantes para el desgaste de la boquilla. Donde está el diámetro del orificio, es importante que haya un borde afilado donde el agua ingresa al orificio. Cuando el borde está en buen estado, la boquilla tendrá una aspersión adecuada. Lo ideal es que la aspersión se asemeje a una «aguja de cristal» sin atomización ni rompimiento del chorro sólido. A medida que el perímetro del orificio se abocarda, la aspersión empezará a parecerse menos a una aguja y tendrá una apariencia más “blanca” y opaca. También notará que el chorro empieza a desintegrarse a una distancia más corta de la salida del orificio de la boquilla. Cuando esto ocurre, pierde impacto de manera significativa a causa de estas pequeñas gotas y partículas de agua. La limpieza se vuelve ineficaz, así como el corte de los extremos. Una limpieza ineficaz de la tela puede provocar problemas como perfiles de humedad no uniformes, problemas de calidad y mayores costos de energía. Los bordes mal cortados pueden tener un efecto negativo y provocar roturas de papel en la máquina. Las boquillas de corte con una aspersión deficiente se consideran la causa principal de las roturas de papel en una máquina de papel.

En la figura 3, se puede ver un buen patrón de chorro sólido. El agua que sale del orificio está redondeada y aparenta una aguja de cristal. Es difícil ver el patrón de aspersión por lo cristalino que es. En las Figuras 4 y 5, observará que el patrón de aspersión sigue siendo algo claro, pero puede ver lo que parece ser una torsión.

La figura 4 también muestra que el chorro que sale de la boquilla no está alineado con la boquilla. Sale en ángulo, lo que puede hacer que el chorro no alcance la zona deseada. El giro de la aspersión que sale puede causar que el patrón sea inestable y tener consecuencias no deseadas durante las operaciones de corte.

La figura 6 muestra un patrón de chorro sólido que presenta una desintegración inmediata. Cuando esto ocurre, la boquilla pierde gran parte de su impacto al desprenderse pequeñas partículas de aspersión que restan energía al chorro sólido. Esto es importante tanto para aplicaciones de corte como de limpieza de telas y fieltros a alta presión, ya que la pérdida de impacto puede tener graves efectos en el proceso de fabricación del papel. Si sus boquillas de chorro sólido presentan estas características, lo mejor es que consulte a su experto local en aspersión para que le dé su opinión sobre si ha llegado el momento de sustituir las boquillas o si puede seguir utilizándolas.

Establecer un plan de mantenimiento

Cuando se trata del mantenimiento de las boquillas, no cabe duda de que puede ser una tarea tediosa. Sin embargo, es un requisito para mantener el proceso de producción en buen estado. Hay muchas regaderas y boquillas utilizadas dentro del proceso de fabricación de papel y ha habido mejoras a lo largo de los años para ayudar a extender los intervalos de mantenimiento, hacerlo más fácil y ayudar a prevenir el taponamiento de las boquillas durante la operación normal.

El primer paso para ayudar a mejorar las prácticas de mantenimiento es entender qué tan bien están asperjando sus regaderas y boquillas. Si actualmente no tiene un programa de reemplazo de boquillas planeado, o simplemente está buscando mejorar su programa de reemplazo, es una buena idea anotar las fechas de reemplazo de las boquillas de cada regadera y luego hacer un seguimiento en los siguientes paros para registrar su desempeño a medida que pasa el tiempo. Normalmente consideramos que se debe sustituir una boquilla cuando el flujo se ha incrementado en un 10% o el ángulo de aspersión ha variado 3 grados, o más en el caso de una boquilla de abanico plano. En el caso de las boquillas de chorro sólido, como se ha comentado anteriormente, debemos prestar atención a la forma del patrón de aspersión durante la operación, ya que el flujo de las boquillas no cambia necesariamente. Si la aspersión de la boquilla comienza a atomizarse inmediatamente, es probable que haya llegado el momento de sustituirla.

Para ayudar a alargar los intervalos de mantenimiento de las boquillas de las regaderas, puede utilizar una regadera con un cepillo integrado para limpiar las boquillas en caso de que observe deterioro en el patrón de aspersión o bien por taponamiento. Esto puede llevarse un paso más allá utilizando una regadera con un cepillo automatizado de limpieza. El cepillo funciona con un motor eléctrico y puede programarse para funcionar a intervalos predefinidos. También hay formas de automatizar aún más este proceso con el uso de sensores como manómetros y flujómetros. Las regaderas con cepillo son muy útiles cuando se utiliza agua reciclada o blanca en las fábricas de papel. El cepillo interno limpia las boquillas y el interior de la tubería y los residuos se desechan a través de una válvula de drenaje. Este proceso puede realizarse en cualquier momento, y no es necesario detener la máquina para accionar el ciclo de limpieza de una regadera con cepillo. Los distintos materiales de las boquillas también pueden alargar la vida entre los intervalos de mantenimiento al reducir el desgaste que sufren. Las boquillas de abanico plano pueden utilizar una variedad de aceros inoxidables, pero también carburo de tungsteno. Las boquillas de chorro sólido pueden utilizar materiales de orificio como diversos aceros inoxidables, pero también cerámica y rubí/zafiro.

Cuando se reemplazan las boquillas, durante el proceso de mantenimiento, algunas son más fáciles de reemplazar que otras. Una boquilla ShowerJet está formada de 3 componentes: el empaque, la boquilla en sí y la tuerca de fijación.

El diseño de una pieza de la ShowerJet, combina todos estos componentes separados en uno solo, facilitando el cambio. En lugar de lidiar con 3 componentes separados y asegurarse de que todo está en el orden correcto, el empaque esté bien asentado y la boquilla alineada, puede simplemente roscar la boquilla ShowerJet de una pieza y utilizar las ranuras previstas al frente de la boquilla para alinear correctamente con el resto de la regadera.

Otra forma de ahorrar tiempo en el mantenimiento al cambiar las boquillas de la regadera es utilizar una boquilla con fijación de un cuarto de vuelta.

Estas boquillas QuickJet son una excelente forma de reducir el tiempo de mantenimiento. Con solo un cuarto de vuelta, la boquilla se bloquea en su posición y siempre se consigue el ángulo de alineación correcto. Cambiar una boquilla de una regadera puede llevar literalmente sólo unos segundos. Es común ver este tipo de boquillas utilizadas para aplicaciones en la fabricación de papel tissue, en el cabezal del Yankee Dryer debido a lo crítico de la aplicación. Sin embargo, estas boquillas pueden ser usadas en casi cualquier aplicación de boquillas de abanico plano para ahorrar tiempo durante los paros.

En lo que respecta a las regaderas, también hay formas de ahorrar tiempo con el mantenimiento. Las regaderas suelen acumular residuos durante el funcionamiento normal en la industria papelera. Toda la pulpa, la fibra, el lodo y los residuos pueden acumularse en las regaderas, dificultando su extracción de la propia máquina, pero también dificulta el acceso y la extracción de las boquillas, lo que obliga a lavar a fondo toda la regadera. Una forma de evitar este paso adicional es utilizar una regadera tipo tubo en tubo. Una regadera de tubo en tubo es exactamente lo que parece. Hay un tubo exterior que se monta permanentemente en el bastidor de la máquina. En el tubo exterior hay una ranura por donde asperjan las boquillas instaladas en el tubo interior. El tubo interior tiene una conexión de alimentación de líquido y todas las boquillas están colocadas para asperjar sobre la superficie objetivo. El tubo interior también tiene varios soportes montados en él junto con una guía para alineación para garantizar que el tubo esté seguro dentro del tubo exterior y que permanezca solo en su orientación correcta de aspersión. Esto facilita la extracción del tubo interior para el mantenimiento de las boquillas; el tubo exterior también mantiene las boquillas libres de residuos, lo que facilita su cambio.

Otra forma de facilitar el mantenimiento es seleccionar la boquilla adecuada para cada aplicación. Aspectos como la calidad del agua, la accesibilidad, la orientación de la regadera, etc., pueden influir en el tipo de boquilla que debe utilizarse. Una buena idea trabajar con su especialista local en aspersión para explicar la situación y hacer que analicen para asegurarse de que tiene la mejor boquilla y regadera seleccionada para su aplicación. Spraying Systems ha estado presente durante más de 85 años y ha visto todas las aplicaciones y cómo elegir los productos adecuados para las aplicaciones existentes.