Los contenidos de esta tesis pueden ser divididos en dos parte principales. La primera es el desarrollo de una metodología de identificación para el modelamiento de procesos industriales complejos. La segunda es la aplicación de esta metodología al problema de enroscamiento.El principal propósito detrás de esta metodología propuesta es proporcionar una planeación esquemática, junto con algunas herramientas sugeridas, cuando se confronta con el reto de construir un modelo complejo de un proceso industrial.Se ha puesto una atención particular en la detección de valores atípicos (outliers) y análisis de datos cuando se construye un modelo a partir de datos de proceso viejos o históricos.La segunda parte de la tesis es acerca del desarrollo de un predictor de enroscamiento (curl). El enroscamiento es la tendencia del papel de asumir una forma curvada, y es observado principalmente durante los cambios de humedad.El enroscamiento en el papel y en el cartón es un gran problema, ya que puede afectar seriamente el procesamiento del papel. Desafortunadamente, el enroscamiento no puede medirse en línea, sino solamente en el laboratorio después que se ha producido un tambor entero.La meta principal de este proyecto es desarrollar un modelo para enroscamiento, e implementarlo eventualmente como un predictor en línea para ser usado por los operarios e ingenieros de proceso como una herramienta para control y decisión.El enfoque usado para enfrentar el problema está basado en el modelamiento de caja gris. Las razones para tal enfoque se basan en que el proceso físico es muy complejo y no lineal. No se entiende completamente la influencia de algunas entradas, y además depende de cierto número de parámetros desconocidos y perturbaciones no modelables o no medibles.

El enfoque de esta tesis es el desarrollo de descripciones matemáticas mejoradas del comportamiento de la relación tensión de formación (stressstrain) exhibida por las redes de fibras en las secciones de formación y prensado de papel.La primera parte de la tesis presenta modelo físico de la formación y densificación de las matrices de fibras en moldes twinwire. El modelo puede calcular el efecto de la aplicación de una carga variable a través de la sección de moldeo.Fue desarrollado a partir de los balances de masa y de momento de las fases fibra y líquida, la relación de tensión porosidad de la matriz de fibra y una expresión para la permeabilidad como función de la porosidad.La segunda parte de la tesis presenta dos modelos dependientes de la velocidad del comportamiento tensión-deformación de la red de fibras que es observada en el prensado húmedo. El primer modelo está basado en el enfoque propuesto por Perzyna (1966) para la plasticidad dependiente de la velocidad de deformación, y fue muy satisfactorio para calcular el comportamiento tensión de formación de la red de fibras en nips de prensado simple.El segundo modelo del comportamiento tensión de formación de la red de fibras trata tanto la compresión como la expansión como dependientes de la velocidad, de acuerdo a las observaciones experimentales.

Esta tesis presenta un modelo de caja gris del contenido de temperatura y humedad para cada capa del cartón multicapa dentro de la sección de secado una planta papelera.La distribución de la humedad dentro del cartón es una variable importante para su calidad, pero desafortunadamente no es medible en línea.El principal objetivo de este trabajo es un modelo que prediga la evolución de la humedad durante el secado, para ser usado por operarios e ingenieros de proceso como una estimación de variables no medibles dentro de la sección de secado.El secado del cartón es un proceso complejo y no lineal. No se entienden completamente los fenómenos físicos, y el secado depende de cierto número de parámetros desconocidos y características no modelables o no medibles.El enfoque de modelamiento de caja gris, el cual consiste en usar las mediciones disponibles para estimar perturbaciones desconocidas, es un enfoque adecuado para modelar la sección de secado.Uno de los problemas principales encontrados en el modelamiento de la sección de secado es la falta de medidas para validar el modelo. Consecuentemente, la exactitud y unicidad de las variables y parámetros estimados no están garantizadas.Por ello, se llevaron a cabo análisis de observabilidad e identificabilidad, y los resultados sugieren que la estructura del modelo seleccionado es observable e identificable bajo la suposición que están disponibles las mediciones específicas. Basada en estas medidas, la autora llevó a cabo mediciones estáticas en la sección de secado para identificar los parámetros del modelo. Los parámetros son identificados usando un conjunto de datos, y los resultados son validados con otros conjuntos de datos.

La Directiva IPPC 96/61/CE establece un marco que exige a los estados miembros de la Unión Europea proporcionar permisos operativos para ciertas instalaciones que lleven a cabo actividades industriales descritas en su Anexo I, La Directiva aplica a instalaciones nuevas o con cambios sustanciales con efecto desde Octubre de 1999 y no después de Octubre de 2007 para instalaciones existentes. Estos permisos deben contener condiciones basadas en Mejores Técnicas Disponibles (Best Available Techniques, BAT), como se definen en el Artículo 2.11 de la Directiva, para lograr un alto nivel de protección del medio ambiente como un todo. El Artículo 16.2 de la Directiva requiere que la Comisión europea organice un intercambio de información entre los estados miembros y las industrias relacionadas con Mejores Técnicas Disponibles, monitoreo asociado y desarrollos en éstas.Este Documento de Referencia sobre las Mejores Técnicas Disponibles en la Industria de la Pulpa y el Papel refleja el intercambio de información llevado a cabo, de acuerdo con el Artículo 16.2 de la Directiva IPPC 96/61/CE.El papel es esencialmente una hoja de fibras con cierto número de químicos añadidos que afectan las propiedades y la calidad de la hoja. Además de las fibras y los químicos, la manufactura de la pulpa requiere una gran cantidad de energía y agua de proceso en forma de vapor y energía eléctrica. Consecuentemente, los principales asuntos ambientales asociados con la producción de pulpa y papel son las emisiones al agua, emisiones al aire, y consumo de energía. Se espera que los residuos se conviertan gradualmente en un asunto de preocupación ambiental creciente.Este documento cubre los aspectos ambientales relevantes de la producción de pulpa y papel a partir de diversos materiales fibrosos en plantas integradas y no integradas de pulpa y papel.Este BREF consiste de seis partes principales:Capítulo 1. Información General: Incluye datos estadísticos sobre el consumo de papel en Europa, la distribución geográfica para la producción de pulpa y papel a lo largo de Europa, algunos aspectos económicos, una visión general de la producción de pulpa y papel y los asuntos ambientales principales, y una clasificación de las plantas de pulpa y papel en EuropaCapítulo 2. El proceso de pulpado kraft (al sulfato):El proceso kraft o al sulfato es el proceso de pulpado dominante alrededor del mundo, debido a las propiedades superiores de resistencia de la pulpa y su aplicación a todas las especies de madera. En el proceso kraft, los efluentes de aguas residuales, las emisiones al aire (incluyendo gases malolientes) y el consumo de energía son los centros de interés. Capítulo 3. El proceso de pulpado al sulfito:La producción al sulfito es mucho más pequeña que la producción kraft. Este documento se enfoca en el pulpado con sulfito de magnesio, debido a su importancia en términos de capacidad y número de plantas productoras en Europa.Capítulo 4. Pulpado mecánico y quimimecánico: En el pulpado mecánico se separan entre si las fibras de madera por medio de energía mecánica aplicada a la matriz de madera. En el proceso quimimecánico, la madera se suaviza previamente con químicos y se refina luego bajo presión.Capítulo 5. Procesamiento de fibras recicladas: La fibra recuperada se convierte en una materia prima indispensable para la industria de la manufactura del papel, debido a su precio favorable, comparado con el precio de la pulpa virgen.Capítulo 6. Fabricación de papel y procesos relacionados: Aquí se describe la manufactura del papel y el cartón, independientemente de la fabricación de la pulpa (descrita en capítulos anteriores)

Las actuales limitaciones medioambientales han provocado la disminución del consumo de los recursos naturales para su utilización industrial. La industria de la fabricación de papel y cartón constituye un claro ejemplo de esta tendencia, como muestra su evolución hacia el uso de materias primas fibrosas recicladas y/o alternativas, hacia un menor consumo de agua y hacia la disminución de la calidad del agua de alimentación a la planta.Las acciones dirigidas hacia la consecución de estos objetivos no son más que distintas etapas para mejorar la gestión del agua hasta llegar al equilibrio entre las necesidades de producción en fábrica y los requisitos medioambientales. Las fuerzas impulsoras para mejorar la gestión del agua en la industria papelera son varias:- Cada vez más estricta regulación de los vertidos- La opinión pública. La imagen en los mercados.- La pérdida de fibra. - La escasez y el coste del agua bruta.- El coste del tratamiento de los efluentes.- Problemas de fabricación originados por la calidad del agua de proceso.

El documento se encuentra alojado en el website de la ETD Collection University of the Free State. La industria de la pulpa y el papel es una de las mayores consumidoras de agua. Sus aguas residuales contienen usualmente materiales orgánicos halogenados, ya que se hace uso general de compuestos clorados como agentes blanqueadores durante la manufactura de la pulpa y el papel. El pulpaje kraft es el procedimiento de deslignificación química más comercial.La cloración es generalmente la primera etapa en el pulpado kraft, y durante esta fase del tratamiento se producen compuestos orgánicos clorados. Las sustancias cloradas son extraídas con álcali diluido de la pulpa en la subsecuente fase de extracción. Los compuestos cloroorgánicos tienden a persistir en la naturaleza debido a su recalcitrancia inherente; a menudo son tóxicos para la vida acuática, y muchos son genotóxicos y tienen el potencial de migrar ampliamente a través del ecosistema, acumulándose finalmente en los tejidos grasos de los organismos. El objetivo principal de este estudio es la decoloración de un efluente de planta de blanqueo de la industria de la pulpa y el papel. Adicionalmente, se prevee la reducción del contenido de halógenos orgánicos adsorbibles (adsorbable organic halogen, AOX) del efluente en el tiempo de tratamiento más corto posible por medio de la aplicación de tratamientos físico-químicos y biológicos. Un objetivo posterior es volver no tóxico el efluente de la planta de blanqueo. Para alcanzar estos objetivos, se llevó a cabo lo siguiente:- Análisis químico y caracterización del efluente de la planta de blanqueo- Evaluación de los métodos físico-químicos para el tratamiento del efluente de la planta de blanqueo- El cultivo de microorganismos seleccionados sobre el medio que contiene el efluente, usando biorreactores, y el empleo de diversos métodos de tratamiento biológico en combinación

El riesgo del cambio climático es una preocupación creciente para la sociedad global. De acuerdo con lo que se conoce como Protocolo de Kyoto, los países desarrollados deben comprometerse consigo mismos para reducir sus emisiones de gases de invernadero (GHG). El propósito de esta tesis ha sido analizar las oportunidades para las reducciones de CO2 en plantas de pulpa y papel en Suecia. La industria de la pulpa y el papel emplean una parte significativa de la energía y, en particular, los combustibles de biomasa en Suecia. En esta tesis, ha sido una meta enfocarse, no solamente en el potencial técnico de alternativas para las reducciones de CO2 en los sistemas energéticos de las plantas de pulpa y papel, sino también en analizar la efectividad de costos de las mediciones estudiadas. Además, el análisis ha cubierto cuestiones relacionadas con la capacidad y la buena voluntad entre los actores involucrados con los sistemas energéticos de las plantas de pulpa y papel para darse cuenta de los potenciales de reducción de CO2. Se llevó a cabo una evaluación técnico-económica de tecnologías disponibles para la producción de potencia incrementada, así como la utilización más eficiente de la energía. Además, se presenta un análisis más profundo de la energía de biomasa basada en la planta de pulpa con remoción de CO2 y secuestramiento permanente (BECS). Se hace una evaluación del potencial para la producción de pulpa y papel, con un balance negativo de CO2 a través de la implementación de BECS.

Las políticas ambientales basadas en un análisis integral de la contaminación del aire, el agua y la tierra (como el sector económico y los enfoques basados ​​en la comunidad) son un complemento importante de los enfoques tradicionales de los medios de comunicación de protección ambiental. Las agencias de regulación ambiental están comenzando a adoptar soluciones integrales y de múltiples estatutos para los permisos de instalaciones, garantía de cumplimiento, educación / divulgación, investigación y temas de desarrollo regulatorio. Los conceptos centrales que impulsan la nueva dirección de la política son que las emisiones de contaminantes a cada medio ambiental (aire, agua y tierra) se afectan entre sí, y que las estrategias ambientales deben identificar y abordar estas interrelaciones de forma activa mediante el diseño de políticas para la instalación "completa". Una forma de lograr un enfoque integral de las instalaciones es diseñar políticas ambientales para instalaciones industriales similares. Las preocupaciones ambientales que son comunes a la fabricación de productos similares se pueden abordar de manera integral. El reconocimiento de la necesidad de desarrollar el enfoque ?industrial basado en el sector? dentro de la Oficina de Cumplimiento de la EPA llevó a la creación de este documento.

Se evalúan en este trabajo los cambios en las variables climáticas de precipitación y temperatura en algunas de las principales cuencas en Colombia durante el Siglo XX y la primera década del XXI. El análisis emplea la base de datos de Precipitación y Temperatura del Aire de la Universidad de Delaware (University of Delaware Air Temperature & Precipitation, UD-ATP), la cual tiene cobertura temporal entre 1901 y 2010. Se incluye además el cálculo de la significancia del cambio de estas variables en el país, limitado a la cobertura y resolución espacial de la base de datos UD-ATP. Se encontró un aumento significativo de la temperatura durante el siglo XX en la mayoría de las cuencas estudiadas, y una disminución de la precipitación concentrada en las montañas Andinas y la región Pacífica.1. IntroducciónLa disponibilidad de agua es importante para la salud humana, las actividades económicas, abastecimiento de energía, el funcionamiento de los ecosistemas y para los procesos geofísicos del planeta [2]. Sin embargo, la cantidad de agua atmosférica es muy sensible a la temperatura, por lo que se espera que cambios del ciclo hidrológico sigan al calentamiento global [7]. De acuerdo con [12], se esperan cambios regionales (aumentos y descensos) en la precipitación y las descargas de las cuencas, y estos cambios son más inciertos que el cambio esperado en la temperatura global.Diversos estudios tratan sobre las consecuencias del aumento de la temperatura global y el cambio de los patrones de precipitación en las cuencas alrededor del mundo [7]. En general, la escorrentía es más sensible a cambios en la cantidad de precipitación que a cambios en la temperatura [1, 14]. Uno de los estudios más importantes es el de Milly et al [12], quienes estimaron cambios de la escorrentía a nivel regional (entre -30% y +40%), utilizando un ensemble con doce modelos climáticos que demostraron habilidad para simular los patrones regionales de cambio decadal de la variable durante el siglo XX. Concluyen que, si estos cambios en la disponibilidad del recurso se dan, habría consecuencias de escala continental en la economía y en el funcionamiento de los ecosistemas. Milliman et al [11], afirman que, a pesar que la descarga total de los ríos al océano permanece en esencia inalterada, al menos una tercera parte de las cuencas que ellos estudiaron mostraron cambios de los caudales por encima del 30%.Los cambios no sólo afectarán los escurrimientos, sino también el comportamiento estacional de los caudales, las tasas de sedimentación de las cuencas y la frecuencia de las inundaciones. Stewart et al [21], afirman que durante la segunda mitad del siglo XX se observó el adelantamiento de la fecha de los derretimientos de la nieve durante la primavera en cuencas de Norteamérica, y afirman que las simulaciones de los modelos climáticos son consistentes con estas tendencias. Estos cambios estacionales en el pico de la escorrentía estacional debido al derretimiento de la nieve ya habían sido reportados en el trabajo de Nash et al [14] en varias subcuencas del río Colorado. Por otro lado, el trabajo de Tucker et al [22] afirma que el cambio en los patrones del ciclo hidrológico impactará los procesos de sedimentación de las cuencas (e. g. si aumenta la escorrentía o decrece la cobertura vegetal, aumentarán las fuentes de sedimentos al interior de las mismas).

El informe se basa en los datos recibidos de los corresponsales en todo el mundo, principalmente las asociaciones de pasta y papel, o en su ausencia, las sociedades productoras.Para mantener la compatibilidad de las informaciones presentadas, la encuesta presenta solamente las respuestas recibidas y no hace estimaciones para los países que no respondieron a los cuestionarios. Las estadísticas sobre la utilización de capacidad tienen que ser consultadas con cuidado.Los lectores notarán que en algunos casos la producción supera la capacidad:- cuando se trata de pequeñas cantidades, la causa puede ser la aproximación de las cifras o cuando las unidades de producción operan por encima de la capacidad nominal; cuando las diferencias son más importantes, los países no respondieron a los pedidos de información suplemental o no suministraron explicaciones lógicas.En algunos casos solamente fue suministrada la producción sin ninguna información de la capacidad, resultando en equivocaciones a nivel de la utilización de capacidad agregada.