1. O processo Kraft: arquitetura e pontos de bombeamento
O processo Kraft (também chamado sulfato) é o método dominante de produção de celulose em escala industrial mundialmente, responsável por aproximadamente 90% da celulose fabricada.
O princípio é químico: cavacos de madeira (no Brasil, esmagadoramente eucalipto) são cozidos em digestor com uma solução alcalina de hidróxido de sódio e sulfeto de sódio (o licor branco), a temperaturas de 150 a 170 °C e pressões de 7 a 10 bar, por períodos de 1 a 3 horas. A lignina que une as fibras de celulose se dissolve, liberando as fibras em forma de polpa.
A solução resultante — agora carregada de lignina dissolvida, produtos orgânicos e a soda consumida — é chamada licor negro, e passa por uma cadeia de recuperação química que regenera a soda original e, no caminho, gera energia térmica para a própria fábrica.
Do ponto de vista de bombeamento, essa cadeia química é a primeira fonte de complexidade: cada um dos três licores (branco, negro, verde) tem propriedades distintas — pH, temperatura, sólidos em suspensão, abrasividade — e exige bomba com material específico. A segunda fonte de complexidade é a massa de celulose em si, que atravessa a fábrica em concentrações variáveis (chamadas consistência) de 1% a 15% e mais.
A regra prática é que bombas centrífugas convencionais atendem bem até consistência de 4% (tecnicamente, até 6% para bombas especiais), acima disso é necessário recorrer a bombas de alta consistência com impelidor especial. A terceira fonte é a máquina de papel, com seu circuito próprio de água branca, broke, chuveiros e preparação — todos pontos de água abundante e vazão alta.
2. Licor branco: alcalinidade elevada e recomendação de material
O licor branco é a solução de cozimento ativa, composta essencialmente por hidróxido de sódio (NaOH, 90 a 120 g/L como Na₂O) e sulfeto de sódio (Na₂S, 25 a 40 g/L), com pH extremamente alcalino (pH 13 a 14). A temperatura de operação fica entre 70 e 95 °C nas linhas de transferência e 150 a 170 °C dentro do digestor.
Essa combinação — alta alcalinidade e alta temperatura — é agressiva especialmente para materiais de carbono e ligas com baixo teor de níquel. A recomendação padrão para FBCN em serviço de licor branco é carcaça e rotor em aço inox austenítico AISI 316L (CF8M no castário fundido) ou, em aplicações críticas de alta temperatura e rotação, duplex 2205 que combina resistência à corrosão com maior tenacidade mecânica.
A selagem de licor branco é um ponto crítico. A solução tende a cristalizar quando exposta ao ar ou à desidratação local junto à face do selo, formando depósitos brancos de carbonato de sódio que provocam vazamento e dano mecânico.
A recomendação é selo mecânico duplo pressurizado (Plan 53B ou 54), com fluido de barreira em água industrial tratada ou solução alcalina diluída, pressão de barreira 1 a 2 bar acima da pressão do processo, e monitoramento contínuo da pressão e temperatura do reservatório de barreira. As faces de selo devem ser carbeto de silício contra carbeto de silício, ou silício contra carbono para aplicações de menor exigência.
Elastômero: EPDM ou PTFE — FKM (Viton) não resiste a licor branco alcalino por longos períodos.
3. Licor negro: alta viscosidade, abrasão e recuperação química
O licor negro é o efluente do digestor após o cozimento, contendo a lignina dissolvida, compostos orgânicos e a soda residual. Quando sai do digestor está diluído (licor negro fraco, cerca de 15% de sólidos), mas atravessa uma cadeia de evaporação multi-efeito até atingir a concentração de queima (licor negro forte, 70 a 80% de sólidos) que alimenta a caldeira de recuperação.
Essa cadeia é crítica do ponto de vista de bombeamento porque cobre um espectro enorme de condições: o licor fraco a 90-100 °C, moderadamente viscoso, relativamente fácil de bombear com FBCN em 316L; e o licor forte a 120-130 °C, extremamente viscoso (500 a 2.000 cP), abrasivo pela cristalização parcial de sais inorgânicos, e com particulado abrasivo que desgasta impelidores em poucos meses.
Para licor negro fraco, FBCN padrão em CF8M 316L com rotação até 1.750 rpm é suficiente. Para licor negro médio (40 a 55% de sólidos), a recomendação é FBCN com rotação reduzida para 1.450 rpm e selo duplo com flush de água à face.
Para licor negro forte (acima de 60% de sólidos), a velocidade é limitada a 1.150 rpm, material duplex 2205 ou superaustenítico, e o selo precisa ser de duas faces com flush externo e camisa de resfriamento ou, em alternativa, bomba de engrenagem (FBE ou FBEI) para aproveitar a tolerância da tecnologia PD a fluidos viscosos. A escolha final depende da temperatura exata, do teor de sólidos e do regime de operação (batelada ou contínuo).
4. Massa de celulose: consistência e limites da bomba centrífuga
A consistência da massa de celulose — percentual de fibras em peso seco relativo à suspensão total — é o parâmetro mais importante na seleção de bombas para papel e celulose. Uma massa a 1% é hidráulica, comportando-se como água espessa, e qualquer FBCN padrão atende sem dificuldade. A 2% a 3%, ainda é atendida por FBCN convencional com impelidor fechado.
A 4%, começam aparecer problemas de NPSH devido à resistência ao escoamento, e a recomendação é FBCN com impelidor semi-aberto e rotação moderada. Acima de 5%, a massa deixa de ser hidráulica e passa a ter comportamento visco-elástico — uma FBCN padrão começa a bater massa em vez de movê-la, e a solução é bomba de polpa dedicada com impelidor de aletas retroretas tipo "vortex" ou "recessed impeller".
A FB Bombas atende todos os pontos do processo até a consistência de 4% com a linha FBCN standard e variantes com impelidor semi-aberto. Acima disso, em especial nos estágios de massa grossa de preparação (5% a 14%), o mercado brasileiro tradicionalmente usa bombas importadas Sulzer Ahlstar A-series ou Andritz Stock Pump — a FB Bombas não concorre nessa faixa específica de altíssima consistência, mantendo o foco na faixa onde sua tecnologia é competitiva e madura.
Para consistências entre 4% e 6% com fluxo moderado, há soluções híbridas com FBCN modificado que podem ser avaliadas caso a caso, mas o honest-scope é: 0 a 4% consistência é FB, acima de 6% não é.
| Consistência (%) | Aplicação típica | Tecnologia | Escopo FB |
|---|---|---|---|
| 1 a 2 | Água branca, chuveiros, efluente | FBCN padrão | Sim |
| 2 a 4 | Massa marrom pós-lavagem | FBCN impelidor fechado ou semi-aberto | Sim |
| 4 a 6 | Massa em torres de retenção | FBCN modificado ou bomba de polpa | Caso a caso |
| 6 a 15 | Preparação de massa grossa | Bomba de polpa dedicada (Sulzer Ahlstar, Andritz) | Não |
5. Branqueamento ECF/TCF: química agressiva e materiais duplex
A planta de branqueamento é o trecho mais corrosivo do processo Kraft.
Celulose brasileira de mercado é produzida predominantemente no processo ECF (Elemental Chlorine Free), que usa dióxido de cloro (ClO₂) e peróxido de hidrogênio (H₂O₂) em sequência de estágios D0-E0-D1-E1-D2, cada um com química específica: D0 usa ClO₂ em meio ácido, E0 usa NaOH + O₂ em meio alcalino, D1 repete a química de D0 com concentração diferente, E1 repete a química de E0, e assim por diante.
A temperatura varia de 60 a 90 °C, o pH oscila de 2 a 12 dentro da mesma planta, e cloretos em concentração moderada estão sempre presentes. Esta combinação faz o branqueamento o serviço mais exigente da fábrica em termos de corrosão.
Para FBCN em serviço de branqueamento, 316L é insuficiente em estágios de ClO₂ devido ao risco de pitting por cloretos. A recomendação padrão é duplex 2205 (UNS S32205), que combina resistência à corrosão em meio clorado com tenacidade mecânica adequada. Em estágios D0 e D1 de dióxido de cloro à alta temperatura (>80 °C), pode ser necessário migrar para super duplex 2507 ou superaustenítico 254 SMO.
A selagem também é crítica: selo duplo plano 53B com fluido de barreira compatível, faces em carbeto de silício sólido, elastômero PTFE ou Kalrez. O sistema precisa ter resfriamento ativo da face do selo porque temperatura localizada elevada aumenta exponencialmente a taxa de corrosão em meio clorado.
6. Máquina de papel e secadores a óleo térmico
A máquina de papel integra os pontos finais de bombeamento da fábrica. O circuito de água branca recircula o filtrado das mesas e caixa de entrada, com vazões grandes (500 a 3.000 m³/h) em FBCN padrão com material compatível com pH moderado. Os chuveiros de limpeza de tela e feltros demandam pressão elevada (10 a 20 bar), normalmente atendida por FBCN multi-estágio ou FBCN single-stage com rotação aumentada.
O broke (papel rejeitado no corte ou nas paradas) é bombeado de volta para o circuito de preparação de massa e cai na mesma lógica de consistência — FB até 4%, bomba dedicada acima disso.
A seção de secagem da máquina de papel é onde entra a linha FBOT. Em máquinas modernas, os cilindros secadores são aquecidos por óleo térmico (em alternativa ao vapor saturado) a temperaturas de 260 a 300 °C, permitindo maior eficiência energética e controle mais preciso de temperatura do que o vapor. O circuito de óleo térmico é fechado, com caldeira, tanque de expansão, trocadores de calor nos cilindros e bombas de circulação.
A FBOT é a bomba adequada para essa aplicação: projetada para fluido a alta temperatura, câmara de selagem resfriada por convecção natural, mancais sobredimensionados, materiais compatíveis com Therminol/Dowtherm/Marlotherm. Vazões típicas em máquinas de papel variam de 150 a 800 m³/h em pressões de 5 a 12 bar.
7. Mercado brasileiro de papel e celulose: contexto e operadores
O Brasil é o segundo maior produtor mundial de celulose de fibra curta (eucalipto) e está entre os dez maiores produtores globais de papel. A capacidade instalada atual é de aproximadamente 25 milhões de toneladas por ano de celulose, com crescimento previsto para 30 milhões até 2028 considerando projetos em andamento.
O setor brasileiro de papel e celulose concentra capacidade de dezenas de milhões de toneladas anuais distribuída entre as grandes operadoras nacionais.
Os projetos greenfield mais recentes adotaram padrões internacionais de eficiência energética, incluindo cogeração de energia elétrica pela queima de licor negro na caldeira de recuperação — uma sinergia com o cluster de usinas de energia no site FB.
Do ponto de vista de bombas, o mercado brasileiro de papel e celulose é bem dividido: bombas especializadas de alta consistência e processos críticos vêm tradicionalmente de fabricantes europeus (Sulzer, Andritz, KSB), enquanto auxiliares, utilidades, efluentes, branqueamento parcial, máquina de papel e óleo térmico são atendidos por fabricantes nacionais.
A FB Bombas se posiciona como o fornecedor nacional dominante nesse segundo grupo, com mais de quatro décadas de histórico de fornecimento a todas as grandes operadoras do setor, vantagem competitiva em prazo de entrega (12 a 20 semanas versus 40 a 60 semanas de importados) e suporte técnico local para comissionamento, manutenção e retrofit.
