Limpeza (Separação em Campo Centrífugo)

A limpeza é um processo de separação que utiliza as forças centrífugas geradas pelo fluxo rotativo da suspensão de fibras. Ela pode ser realizada diretamente após a desagregação da matéria-prima, na forma de limpeza de alta consistência, normalmente com consistências de aproximadamente 3 a 5%, e posteriormente no processo, com consistências na faixa de 0,8 a 2%. As máquinas utilizadas nesses processos são chamadas de cleaners ou hidrociclones.

A separação em campo centrífugo, ou limpeza centrífuga, remove da suspensão partículas que podem afetar a qualidade do papel ou causar desgaste excessivo nos equipamentos das etapas posteriores do processo. Esses contaminantes podem incluir partículas pesadas (HW — Heavy Weight), como areia, partículas metálicas e fragmentos de madeira, ou partículas leves (LW — Light Weight), incluindo espuma plástica e outros materiais plásticos. Para que sejam removidas de forma eficiente, essas partículas devem apresentar uma diferença de densidade em relação à água, além de diferenças de tamanho e formato em relação aos demais componentes da suspensão.

A separação é realizada por meio de hidrociclones, como mostrado na Figura 1. O campo centrífugo gerado nesses equipamentos força as partículas pesadas para a periferia, enquanto as partículas leves se deslocam em direção ao centro. Os fluxos que contêm predominantemente partículas pesadas ou leves são separados do fluxo principal.

Figura 1. Projeto básico de um hidrociclone (cleaner). © J.M. Voith GmbH & Co. KG

O texto a seguir aborda os principais requisitos e aspectos específicos dos hidrociclones utilizados no processamento de fibras recicladas. Em comparação com o processamento de fibras virgens, a quantidade de partículas a serem separadas é normalmente muito maior. Além disso, seu tipo e composição também apresentam variações consideráveis.

A limpeza centrífuga pode remover partículas com características muito diferentes, desde que atendam aos requisitos necessários de diferenciação para a separação. No processamento de papel recuperado, essas características incluem:

Densidade ou massa específica: superior à da água, como partículas metálicas, vidro e areia, ou inferior à da água, como espuma plástica, permitindo a separação centrífuga. Alguns contaminantes, como determinados tipos de stickies, não são adequados para esse processo, pois sua densidade é igual ou muito próxima à da água.

Tamanho: variando desde os diâmetros das perfurações das peneiras de desagregação, de 8 a 20 mm, até 5 mm ou menos, como no caso de cargas minerais. A limpeza centrífuga pode remover partículas menores do que aquelas normalmente separadas por peneiramento, chegando a partículas de aproximadamente 10 µm.

Deformabilidade, como no caso dos stickies: permite que essas partículas atravessem as aberturas das peneiras. Os hidrociclones podem remover essas partículas quando sua densidade apresenta uma diferença suficientemente grande em relação à da água e seu tamanho é suficientemente grande para permitir uma separação eficiente.

Os hidrociclones podem ser projetados com uma construção extremamente robusta e resistente ao desgaste, ou equipados com componentes de desgaste facilmente substituíveis, de acordo com as necessidades da aplicação.

Cleaners de menor diâmetro são utilizados em aplicações de baixa consistência para gerar forças centrífugas mais elevadas, permitindo a separação de partículas finas de areia, metal e cargas minerais com tamanho de até aproximadamente 10 µm antes do peneiramento. Dessa forma, é possível proteger as cestas das peneiras contra o desgaste.

Os cleaners também podem ser operados de modo a separar partículas leves (LW), como plásticos e isopor. No sistema de aproximação da máquina de papel (approach flow system), os cleaners são utilizados para a separação de gases (desaeração) e para a separação de partículas pesadas (HW), protegendo assim a máquina de papel.

Os hidrociclones somente podem operar de forma eficiente quando seu projeto e suas condições de operação são adequados aos requisitos específicos do processo. Por esse motivo, diferentes tipos de equipamentos são utilizados no processamento de fibras recicladas.

As superfícies internas dos hidrociclones que ficam em contato com a suspensão, onde o fluxo se desloca em alta velocidade, estão sujeitas a elevadas taxas de desgaste devido à presença de componentes abrasivos na suspensão. Portanto, é necessário garantir uma vida útil adequada do equipamento. O conhecimento do grau de desgaste durante a operação também é sempre útil para avaliar as condições do equipamento e realizar a manutenção de forma oportuna.