1. El proceso Kraft: arquitectura y puntos de bombeo
El proceso Kraft (también llamado sulfato) es el método dominante de producción de celulosa a escala industrial en el mundo, responsable de aproximadamente el 90% de la celulosa fabricada.
El principio es químico: los chips de madera (en Brasil, abrumadoramente eucalipto) son cocinados en digestor con una solución alcalina de hidróxido de sodio y sulfuro de sodio (el licor blanco), a temperaturas de 150 a 170 °C y presiones de 7 a 10 bar, por períodos de 1 a 3 horas. La lignina que une las fibras de celulosa se disuelve, liberando las fibras como pasta.
La solución resultante — ahora cargada de lignina disuelta, productos orgánicos y la soda consumida — se llama licor negro, y pasa por una cadena de recuperación química que regenera la soda original y, en el camino, genera energía térmica para la propia fábrica.
Desde el punto de vista del bombeo, esta cadena química es la primera fuente de complejidad: cada uno de los tres licores (blanco, negro, verde) tiene propiedades distintas — pH, temperatura, sólidos en suspensión, abrasividad — y exige bomba con material específico. La segunda fuente de complejidad es la pasta de celulosa en sí, que atraviesa la fábrica en concentraciones variables (llamadas consistencia) de 1% a 15% y más.
La regla práctica es que las bombas centrífugas convencionales atienden bien hasta consistencia del 4% (técnicamente hasta 6% para bombas especiales); por encima de eso se requiere recurrir a bombas de alta consistencia con impulsor especial. La tercera fuente es la máquina de papel, con su propio circuito de agua blanca, broke, duchas y preparación — todos puntos de alto caudal y agua abundante.
2. Licor blanco: alcalinidad elevada y recomendación de material
El licor blanco es la solución de cocción activa, compuesta esencialmente por hidróxido de sodio (NaOH, 90 a 120 g/L como Na₂O) y sulfuro de sodio (Na₂S, 25 a 40 g/L), con pH extremadamente alcalino (pH 13 a 14). La temperatura de operación está entre 70 y 95 °C en las líneas de transferencia y 150 a 170 °C dentro del digestor.
Esta combinación — alta alcalinidad y alta temperatura — es agresiva especialmente para materiales de carbono y aleaciones con bajo contenido de níquel. La recomendación estándar para FBCN en servicio de licor blanco es carcasa e impulsor en acero inoxidable austenítico AISI 316L (CF8M en forma fundida) o, en aplicaciones críticas de alta temperatura y rotación, duplex 2205, que combina resistencia a la corrosión con mayor tenacidad mecánica.
El sellado del licor blanco es un punto crítico. La solución tiende a cristalizar cuando se expone al aire o a la deshidratación local junto a la cara del sello, formando depósitos blancos de carbonato de sodio que provocan fugas y daños mecánicos.
La recomendación es sello mecánico doble presurizado (Plan 53B o 54), con fluido de barrera en agua industrial tratada o solución alcalina diluida, presión de barrera 1 a 2 bar por encima de la presión del proceso, y monitoreo continuo de la presión y temperatura del depósito de barrera. Las caras del sello deben ser carburo de silicio contra carburo de silicio, o silicio contra carbono para aplicaciones de menor exigencia.
Elastómero: EPDM o PTFE — FKM (Viton) no resiste al licor blanco alcalino por períodos largos.
3. Licor negro: alta viscosidad, abrasión y recuperación química
El licor negro es el efluente del digestor después de la cocción, conteniendo la lignina disuelta, compuestos orgánicos y la soda residual. Cuando sale del digestor está diluido (licor negro débil, cerca del 15% de sólidos), pero pasa por una cadena de evaporación multi-efecto hasta alcanzar la concentración de quemado (licor negro fuerte, 70 a 80% de sólidos) que alimenta la caldera de recuperación.
Esta cadena es crítica desde el punto de vista del bombeo porque cubre un espectro enorme de condiciones: el licor débil a 90-100 °C, moderadamente viscoso, relativamente fácil de bombear con FBCN en 316L; y el licor fuerte a 120-130 °C, extremadamente viscoso (500 a 2.000 cP), abrasivo por la cristalización parcial de sales inorgánicas, y con particulado abrasivo que desgasta impulsores en pocos meses.
Para el licor negro débil, FBCN estándar en CF8M 316L con rotación hasta 1.750 rpm es suficiente. Para el licor negro medio (40 a 55% de sólidos), la recomendación es FBCN con rotación reducida a 1.450 rpm y sello doble con flush de agua a la cara.
Para el licor negro fuerte (por encima del 60% de sólidos), la velocidad se limita a 1.150 rpm, material duplex 2205 o superaustenítico, y el sello debe ser de dos caras con flush externo y camisa de enfriamiento o, alternativamente, bomba de engranajes (FBE o FBEI) para aprovechar la tolerancia de la tecnología PD a fluidos viscosos. La elección final depende de la temperatura exacta, el contenido de sólidos y el régimen de operación (batch o continuo).
4. Pasta de celulosa: consistencia y límites de la bomba centrífuga
La consistencia de la pasta de celulosa — porcentaje de fibras en peso seco relativo a la suspensión total — es el parámetro más importante en la selección de bombas para papel y celulosa. Una pasta al 1% es hidráulica, comportándose como agua espesa, y cualquier FBCN estándar la atiende sin dificultad. Al 2% al 3%, todavía es atendida por FBCN convencional con impulsor cerrado.
Al 4%, comienzan a aparecer problemas de NPSH debido a la resistencia al flujo, y la recomendación es FBCN con impulsor semi-abierto y rotación moderada.
Por encima del 5%, la pasta deja de ser hidráulica y pasa a tener comportamiento viscoelástico — una FBCN estándar comienza a batir la pasta en lugar de moverla, y la solución es bomba de pulpa dedicada con impulsor de aletas retroretas tipo "vortex" o "recessed impeller".
FB Bombas cubre todos los puntos del proceso hasta el 4% de consistencia con la línea FBCN estándar y variantes con impulsor semi-abierto. Por encima de esto, especialmente en las etapas de pasta gruesa de preparación (5% a 14%), el mercado brasileño tradicionalmente usa bombas importadas Sulzer Ahlstar A-series o Andritz Stock Pump — FB Bombas no compite en este rango específico de muy alta consistencia, manteniendo el foco en el rango donde su tecnología es competitiva y madura.
Para consistencias entre 4% y 6% con caudal moderado, hay soluciones híbridas con FBCN modificado que pueden ser evaluadas caso por caso, pero el honest scope es: 0 a 4% de consistencia es FB, por encima del 6% no es.
| Consistencia (%) | Aplicación típica | Tecnología | Alcance FB |
|---|---|---|---|
| 1 a 2 | Agua blanca, duchas, efluente | FBCN estándar | Sí |
| 2 a 4 | Pasta marrón post-lavado | FBCN impulsor cerrado o semi-abierto | Sí |
| 4 a 6 | Pasta en torres de retención | FBCN modificado o bomba de pulpa | Caso por caso |
| 6 a 15 | Preparación de pasta gruesa | Bomba de pulpa dedicada (Sulzer Ahlstar, Andritz) | No |
5. Blanqueamiento ECF/TCF: química agresiva y materiales duplex
La planta de blanqueamiento es el tramo más corrosivo del proceso Kraft.
La celulosa brasileña de mercado es producida predominantemente en el proceso ECF (Elemental Chlorine Free), que usa dióxido de cloro (ClO₂) y peróxido de hidrógeno (H₂O₂) en secuencia de etapas D0-E0-D1-E1-D2, cada una con química específica: D0 usa ClO₂ en medio ácido, E0 usa NaOH + O₂ en medio alcalino, D1 repite la química de D0 con concentración diferente, E1 repite la química de E0, y así sucesivamente.
La temperatura varía de 60 a 90 °C, el pH oscila de 2 a 12 dentro de la misma planta, y cloruros en concentración moderada están siempre presentes. Esta combinación hace del blanqueamiento el servicio más exigente de la fábrica en términos de corrosión.
Para FBCN en servicio de blanqueamiento, 316L es insuficiente en las etapas de ClO₂ debido al riesgo de pitting por cloruros. La recomendación estándar es duplex 2205 (UNS S32205), que combina resistencia a la corrosión en medio clorado con tenacidad mecánica adecuada. En las etapas D0 y D1 de dióxido de cloro a alta temperatura (>80 °C), puede ser necesario migrar a super duplex 2507 o superaustenítico 254 SMO.
El sellado también es crítico: sello doble plan 53B con fluido de barrera compatible, caras en carburo de silicio sólido, elastómero PTFE o Kalrez. El sistema necesita enfriamiento activo de la cara del sello porque la temperatura localizada elevada aumenta exponencialmente la tasa de corrosión en medio clorado.
6. Máquina de papel y secadores con aceite térmico
La máquina de papel integra los puntos finales de bombeo de la fábrica. El circuito de agua blanca recircula el filtrado de las mesas y la caja de entrada, con grandes caudales (500 a 3.000 m³/h) en FBCN estándar con material compatible con pH moderado.
Las duchas de limpieza de tela y fieltros demandan presión elevada (10 a 20 bar), normalmente atendida por FBCN multi-etapa o FBCN single-stage con rotación aumentada. El broke (papel rechazado en el corte o en las paradas) se bombea de vuelta al circuito de preparación de pasta y cae en la misma lógica de consistencia — FB hasta 4%, bomba dedicada por encima de eso.
La sección de secado de la máquina de papel es donde entra la línea FBOT. En máquinas modernas, los cilindros secadores son calentados por aceite térmico (como alternativa al vapor saturado) a temperaturas de 260 a 300 °C, permitiendo mayor eficiencia energética y control más preciso de temperatura que el vapor. El circuito de aceite térmico es cerrado, con caldera, tanque de expansión, intercambiadores de calor en los cilindros y bombas de circulación.
La FBOT es la bomba adecuada para esta aplicación: diseñada para fluido a alta temperatura, cámara de sellado enfriada por convección natural, cojinetes sobredimensionados, materiales compatibles con Therminol/Dowtherm/Marlotherm. Los caudales típicos en máquinas de papel varían de 150 a 800 m³/h a presiones de 5 a 12 bar.
7. Mercado brasileiro de papel y celulosa: contexto y operadores
Brasil es el segundo mayor productor mundial de celulosa de fibra corta (eucalipto) y está entre los diez mayores productores globales de papel. La capacidad instalada actual es de aproximadamente 25 millones de toneladas anuales de celulosa, con crecimiento previsto a 30 millones hasta 2028 considerando proyectos en progreso.
Las principales operadoras son: Suzano (la mayor del mundo en eucalipto, capacidad >12 millones t/año después de la fusión con Fibria), Klabin (la mayor productora nacional de papeles de embalaje y kraftliner, capacidad >4 millones t/año), Bracell (actual líder en celulosa soluble), CMPC Celulose Riograndense, Eldorado Brasil Celulose, Ibema y CENIBRA.
Los proyectos greenfield más recientes (Suzano Cerrado, Bracell Lençóis, Klabin PUMA II) adoptaron estándares internacionales de eficiencia energética, incluyendo cogeneración eléctrica a partir de la quema de licor negro en la caldera de recuperación — una sinergia con el cluster de centrales de energía en el sitio FB.
Desde el punto de vista de las bombas, el mercado brasileño de papel y celulosa está bien dividido: las bombas especializadas de alta consistencia y los procesos críticos vienen tradicionalmente de fabricantes europeos (Sulzer, Andritz, KSB), mientras que los auxiliares, utilidades, efluentes, blanqueamiento parcial, máquina de papel y aceite térmico son atendidos por fabricantes nacionales.
FB Bombas se posiciona como el proveedor nacional dominante en este segundo grupo, con más de cuatro décadas de historial de suministro a todas las grandes operadoras del sector, ventaja competitiva en plazo de entrega (12 a 20 semanas vs 40 a 60 semanas de importados) y soporte técnico local para comisionamiento, mantenimiento y retrofit.