LINCOLN R. THIESMEYER
LINCOLN R. THIESMEYER es Presidente del Instituto de Investigaciones sobre la Pasta y el Papel de Canadá, Montreal.
Documento preparado para la Conferencia sobre Desarrollo de la Pasta y el Papel, en Africa y en el Cercano Oriente, celebrada en El Cairo, del 8 al 20 de marzo de 1965. Esta Conferencia fue organizada por la FAO, la Comisión Económica para Africa y la Oficina de Operaciones de Asistencia Técnica de las Naciones Unidas
EL INSTITUTO de Investigaciones sobre la Pasta y el Papel, del Canadá, es un precursor en los estudios de las posibilidades técnicas de transportar madera desmenuzada suspendida en una corriente de agua a largas distancias, por medio de conductos (lignoductos) desde el bosque hasta las fábricas. Estos trabajos se comenzaron en 1957. En tal ocasión se transportaron partículas de madera preparadas ex profeso a través de un conducto de 5 centímetros de diámetro que antes se había utilizado para otras experiencias. Al principio, este tema no despertó gran interés en la industria de la pasta y el papel. Su principio parecía alejarse radicalmente de las prácticas usuales de enviar la madera en forma de trozas por medio de sistemas fluviales o transportada por camiones o ferrocarriles. Por otra parte, sólo interesaba a las fábricas de pasta química un aprovisionamiento de madera desmenuzada. Los mayores productores de papel de periódicos del Canadá seguían tratando sus trozas mediante piedras de moler para obtener madera triturada, que es el mayor componente del papel de periódicos. Sin embargo, hacia 1959 se descubrió que podía obtenerse un tipo excelente de madera triturada haciendo pasar las partículas de madera a través de molinos de discos, y las fábricas de papel de periódicos empezaron una tras otra a producir madera triturada por este procedimiento. Se pensó en tal ocasión que los molinos de disco, o refinadores, alcanzarían un uso generalizado y que muchas fábricas preferirían surtirse de madera ya desmenuzada en lugar de trozas.
En consecuencia, el Instituto instaló en su nuevo laboratorio de Pointe Claire, en Quebec, un conducto de tubería de aluminio de 20,32 centímetros de diámetro y 160 metros de longitud. A través de este lignoducto se enviaron fragmentos ordinarios de madera, desde una fábrica cercana, a velocidades variables, mezclados con proporciones de agua también diversas. Las velocidades adoptadas oscilaban entre 1,2 y 3 metros por segundo y la proporción de madera suspendida llegaba hasta un 48 por ciento por volumen. A esta elevada concentración de partículas de madera, un lignoducto de 20 centímetros de diámetro sería capaz de transportar, aproximadamente, 800 toneladas de madera absolutamente seca por día, desde el bosque hasta la fábrica, a la velocidad de 1,8 metros por segundo, y un lignoducto de 88 kilómetros de longitud se vaciaría en 24 horas aproximadamente. En consecuencia, no sería estrictamente necesario disponer de una gran cantidad de madera desmenuzada en la fábrica ni en el extremo alimentador del lignoducto. De esta suerte, sería posible un funcionamiento a lo largo de todo el año, pudiéndose estimar que serían necesarios 900.000 metros cúbicos de madera para alimentar este conducto todo el año de manera permanente. Por otra parte, se demostró que las partículas de madera suspendidas en agua podían pasar a través de una bomba centrífuga ordinaria sin que ésta sufriera daños, y que en realidad los desperfectos sufridos por la madera destinada a la fabricación de pasta o de papel eran del todo insignificantes si se consideraba su desplazamiento a lo largo de centenares de kilómetros en el lignoducto.
La publicación a principios de 1960 de un informe preliminar sobre estas investigaciones estimuló otros estudios experimentales en los Estados Unidos y en la U.R.S.S. El interés por el transporte de madera desmenuzada mediante lignoductos creció en muchos países y hoy día interesa prácticamente a todo el mundo. Estos reducidos estudios experimentales hechos por el Instituto estimularon a otras varias organizaciones a iniciar otros estudios por separado acerca de la economía comparativa del transporte de madera desmenuzada por lignoductos en ciertas zonas seleccionadas del Canadá. Estos estudios dieron resultados tan favorables que quedaba justificado investigar los parámetros necesarios para el proyecto de un lignoducto comercial.
En el verano de 1964 se estableció en Marathon (Ontario) una instalación experimental en gran escala en conjunción con una de las fábricas canadienses de pasta de madera. Diez compañías suministradoras de equipo proporcionaron las tuberías, bombas, empalmes, dispositivos mezcladores y otros materiales auxiliares para la instalación experimental. Otras diez compañías facilitaron sumas en metálico para sufragar el costo efectivo de las operaciones y los honorarios del equipo investigador. Entre estas empresas figuraban dos de las principales compañías ferroviarias canadienses, una empresa constructora y de proyectos de ingeniería, una compañía de conductos tubulares y seis fábricas de pasta y papel, de las cuales cinco eran canadienses y una estadounidense. Esta organización cooperativa permitió la realización de un proyecto que habría exigido una suma muy cercana a 1 millón de dólares si una sola compañía hubiera tratado de realizarla por cuenta propia. La casa constructora de conductos tubulares facilitó asimismo por un período de nueve meses los servicios en jornada completa de un ingeniero experimentado en tareas de campo.
En el momento en que se redacta este documento (noviembre de 1964) los resultados detallados de este proyecto constituyen información confidencial para las diez compañías patrocinadoras y lo seguirán siendo durante un tiempo todavía indefinido. Sin embargo, puede exponerse lo que se hizo y subrayar las consecuencias que para la industria de la pasta y el papel tendría el empleo satisfactorio de los lignoductos comerciales.
En la instalación de Marathon se utilizó tubería de aluminio de 15,24 centímetros de diámetro y tubería de acero de 20,3 y 25,4 centímetros de diámetro. Con estas tuberías se hicieron tramos en forma de U para formar conductos virtualmente horizontales de 610 metros de longitud. En los extremos de la U, la tubería se curvó con un radio de 16 metros. Se dispusieron asimismo dos secciones inclinadas a 10° y 20° para reproducir el declive que es de esperar en el empleo comercial de tales lignoductos. En cinco puntos distintos se dispusieron secciones transparentes, hechas de resina epoxídica, en las cuales podían registrarse, gracias a la fotografía ultrarrápida, las condiciones de fluencia de la mezcla.
Por medio de un lanzanieves se alimentaba el depósito de mezcla con partículas de madera de tipo ordinario, acumuladas en grandes montones; esto se hacía por medio de un transportador-medidor; la madera desmenuzada descendía entonces por la bomba hasta un extremo del lignoducto. En el extremo opuesto se iban amontonando en el suelo al salir, separándose así del agua. Grandes cantidades de estos fragmentos de madera se desfibraban después por el procedimiento kraft en las grandes lejiadoras discontinuas de la fábrica, para comparar el producto con el obtenido por otras partículas no transportadas por el lignoducto.
Mediante un juego de instrumentos combinados con equipo electrónico, se registraron datos sobre presiones de bombeo, velocidad de la bomba, gasto, caídas de presión y relaciones madera-agua, todo ello referido al tiempo. En las operaciones experimentales, cada dos segundos se tomaban 17 lecturas que se enviaban telegráficamente para su análisis a la calculadora electrónica del Instituto distante unos 1.280 kilómetros, telegrafiándose los resultados a Marathon en cuestión de minutos. El contenido de humedad de las partículas y la clasificación por tamaños se comprobaban en el emplazamiento del lignoducto. En conjunto, se hicieron unas 250.000 determinaciones en un período de unas cinco semanas.
Los anteriores estudios hechos por el Instituto no hacían esperar que se produjera ningún desgaste significativo en las tuberías. Sin embargo, esta cuestión se verificó con secciones radiactivas en las dos tuberías de acero para resolver toda duda que pudieran tener acerca de este extremo los posibles usuarios de lignoductos. Algunos tramos reducidos de tubería de acero se irradiaron con Cobalto-60 por la empresa Atomic Energy of Canada Limited, y se insertaron en el lignoducto de suerte que ajustaran perfectamente y no dejaran ninguna irregularidad superficial interna que interfiriera por turbulencia localizada con las condiciones de fluencia.
Se estudiaron en especial las condiciones en que el lignoducto podría obstruirse y las técnicas para eliminar estos atascos cuando se formaran. El programa daría asimismo la determinación periódica del pH del agua.
Aunque no es posible por ahora dar los resultados detallados de estos amplios trabajos experimentales, puede sin embargo advertirse que fueron tan satisfactorios que muchas compañías del Canadá y de otros países están considerando seriamente la conveniencia de instalar lignoductos comerciales. Sin embargo, debe admitirse que el lignoducto no representa la solución de todos los problemas de explotación maderera para la industria de la celulosa y el papel. Sólo podrá adoptarse cuando el conjunto de circunstancias sea favorable. En los países del norte de Africa y del Cercano Oriente, no existiría el peligro de congelación en inviernos rigurosos, como puede ocurrir en Canadá. Además, en muchos lugares, la pendiente desde el punto de origen de la madera o de otro material celulósico hasta la fábrica es tal, que el costo de bombeo quedaría notablemente reducido. (Debe observarse de pasada que en la isla de Maui, en las Hawaii, se bombeó satisfactoriamente hasta el ingenio de caña de azúcar, cortada en trozos de 5 centímetros de longitud, desde una distancia aproximada de 1 kilómetro. La tubería era de aluminio, de 20,3 centímetros de diámetro, y la mezcla de caña en agua alcanzaba una proporción del 50 por ciento en volumen, aproximadamente. Los datos correspondientes al funcionamiento de este conducto comercial para el transporte de caña de azúcar corroboraron muy bien los obtenidos por el Instituto en experiencias anteriores con su tubería experimental de transporte en pequeña escala en Pointe Claire, Quebec. Asimismo, las experiencias hechas con lignoductos en la U.R.S.S. corroboran los resultados obtenidos en el Canadá.)
BENEFICIOS DE LOS LIGNODUCTOS
Aunque es aún muy pronto para ofrecer una información cuantitativa sobre la repercusión económica de los lignoductos, la siguiente enumeración de posibles beneficios, todos ellos en términos monetarios, indican que la industria podría conseguir economías globales de consideración. Es preciso subrayar que, en toda comparación con otros sistemas de transporte, deben tenerse presentes muchos más factores que el simple costo unitario del propio transporte.
1. Bajo costo unitario de transporte. (Esto será así únicamente si la producción anual es de unos 900.000 metros cúbicos de madera.)2. Escasa mano de obra exigida por el sistema; esto supone sólo un incremento reducido en los costos de transporte a lo largo de un período de funcionamiento de 20 años.
3. Baja depreciación anual en comparación con los ferrocarriles o carreteras de nueva construcción. Incluso un lignoducto subterráneo sería menos costoso que una carretera o línea férrea nuevas.
4. Reducción a un mínimo de los inventarios de madera para pasta en el bosque y en tránsito.
5. Adaptabilidad al funcionamiento continuo de las fábricas que producen madera triturada con molinos de discos.
6. Transporte de toda clase de especies madereras aprovechables sin pérdidas por hundimiento. Menor necesidad de una costosa explotación forestal selectiva.
7. Aprovechamiento de rollizos de pequeño diámetro (raberones y ramas) que hoy apenas si se aprovechan.
8. Independencia de muchas condiciones meteorológicas o del terreno. Esto reviste importancia particular en las latitudes septentrionales.
9. Eliminación de los costos de almacenamiento, manipulación y protección de trozas en las fábricas (seguro contra incendios, humedecimiento de la madera apilada, equipo costoso para el apilado y para la conversión de trozas en partículas). No serían así necesarios estanques de almacenamiento, grúas, apiladoras, transportadores, almadías, remolcadores, rampas de entrada ni descortezadoras.
10. Posible utilización del agua de transporte en la fábrica para obtener pasta química o para fabricar papel.
11. Disponibilidad en los bosques de un suministro de agua a presión para combatir incendios en casos excepcionales. En último término, las tuberías constituyen un sistema permanente de extintores en lugares estratégicos.
12. Posibilidad de compartir entre dos o más compañías los costos y el volumen de madera desmenuzada transportado por el sistema del lignoducto.
13. Posible utilización del sistema para el transporte de una gran variedad de otros materiales (minerales, menas, etc.) también presentes en los bosques. Hoy día existe ya una tecnología para ello.
14. Elaboración de los residuos de corta y de la corteza en la cabecera del lignoducto o de sus ramales secundarios, caces, o transportadores. Por consiguiente, eliminación del peligro de incendios inherente a la práctica actual de dejar los residuos de corta dispersos en la zona de corta.
15. Mayor rendimiento y mejor calidad del producto gracias a la entrega continua de madera verde a la fábrica.
16. Posible transporte de corteza, acículas, cepas y raíces para su utilización en las fábricas. (En la U.R.S.S. ya se está estudiando esta posibilidad.)
17. Mayores posibilidades de elección del emplazamiento de nuevas fábricas, incluso en centros urbanos próximos a mercados.
18. Posible aplicación del cálculo electrónico al transporte integrado con la fabricación de pasta y de papel.
19. Entrega de madera mucho más rápida a las fábricas con una elaboración bastante más acelerada en éstas, como resultado del ciclo continuo de fabricación.
20. Posibilidad de realizar en el mismo lignoducto ciertas fases de la elaboración (tratamiento mecánico o químico). El lignoducto, ampliado hasta formar una red que conecta entre sí depósitos y torres, puede en último término suministrar pasta lavada y blanqueada en régimen continuo en los alimentadores de las calandras.
Como se ve, la generalización de los lignoductos para el transporte hidráulico de materiales desmenuzados tendrá consecuencias de gran alcance para la industria de la pasta y del papel. Será un cambio casi revolucionario que modificará el aspecto global de esta industria, con operaciones altamente mecanizadas en el bosque y equipo de elaboración simplificado, racional y continuo en las fábricas. Esta revolución es esencial si se quiere que tal industria siga creciendo y prosperando en competencia cada vez mayor con las empresas que hoy ofrecen una sorprendente y equívoca variedad de materiales plásticos en hojas de diverso tipo como sustitutivos del papel y del cartón.
El transporte de líquidos a grandes distancias por medio de canaletas abiertas es una práctica muy antigua. Los conductos tubulares cerrados para líquidos y después para gases son hoy de uso común como consecuencia de los adelantos de la tecnología industrial. En el presente siglo hamos asistido al transporte de sólidos en conductos tubulares y a distancias cada vez mayores en Norteamérica (en la minería, explotación carbonera e industria petrolera con su oleoducto Gilsonite, en Utah). El transporte hidráulico de sólidos en conductos tubulares empieza a ser una realidad, pero esta práctica se encuentra todavía en sus albores y, hasta la fecha, existen muy pocas obras técnicas al respecto.
Hoy enviamos hombres e instrumentos en cápsulas espaciales a que exploren la atmósfera enrarecida de nuestro planeta. Es, pues, del todo lógico que se estudien las posibilidades de transporte de otros sólidos encapsulados en otros flúidos, por medio de conductos tubulares, en la superficie de la tierra o inmediatamente por debajo de ésta. De esto se ha ocupado el Alberta Research Council del Canadá, que ha enviado cápsulas que contenían sólidos en pequeñas partículas por un oleoducto a una distancia de unos 90 kilómetros. Ahora proponen envasar trigo en cápsulas de plástico de 35 litros de capacidad y enviarlas por los oleoductos hasta Montreal; las cápsulas de plástico se reacondicionarían después para utilizarlas de nuevo, de forma que todo lo que se haya transportado en el oleoducto pueda venderse.
Canadá, que posee una superficie territorial mayor que los Estados Unidos, escasamente poblada y que carece de los profusos sistemas de carreteras y ferrocarriles de ese país, mediando enormes distancias entre los centros de abastecimiento de materias primas y los de fabricación, constituye un medio «natural» para la instalación de una red de líneas tubulares de conducción. Esto ya se está haciendo para enviar la energía representada por los fabulosos recursos de petróleo y gas natural de sus praderas hasta los principales centros industriales y los mercados mucho mayores de los Estados Unidos. Los gobiernos provinciales poseen tal proporción de las tierras que apenas existen problemas de expropiación para el paso de los conductos. Por otra parte, las dos líneas férreas canadienses participan con la industria de la pasta y el papel en el estudio de la tecnología de los conductos tubulares, en lugar de ser oponentes decididos a los mismos. Esto es el resultado de un inteligente interés propio, porque en muchos casos la ruta más sensata para estas conducciones sería a lo largo de las líneas férreas cuyo terreno ha quedado ya desboscado, nivelado y protegido, a la vez que es fácilmente accesible. Y una vez que se haya demostrado que el transporte hidráulico en lignoductos es mucho más económico que si se aplicaran las tarifas de porte más bajas posibles para que el transporte no constituyera una pérdida económica (lo que en la opinión del autor será ciertamente demostrable), podrían instalar y explotar sus propios conductos tubulares con arreglo a contratos a largo plazo. En muchos casos, aunque algunos de estos conductos pueden atravesar un terreno tan accidentado que resultaría demasiado costoso el tendido de una línea férrea, salvo en las porciones niveladas próximas a cauces fluviales muy tortuosos, podría, sin embargo, resultar que el circuito más largo fuera el que ofreciera el medio de transporte más rápido y económico cuando todos los costos se analizan detenidamente.
La industria de la pasta y el papel del Canadá, que es la empresa fabril más importante de la nación y, por consiguiente, un factor primordial en su economía por razón de las cuantiosas exportaciones, ciertamente debería considerar la conveniencia de transportar su materia prima (la madera) desde el bosque hasta las fábricas por medio de lignoductos. Esto es lo que ha venido haciendo. Durante generaciones, esta industria se ha basado grandemente en el pintoresco transporte por flotación de las trozas por sus abundantes sistemas fluviales, a veces a distancias de 600 a 900 kilómetros. En fecha más reciente, se han utilizado camiones y vagones plataforma, vagones cerrados o gabarras, con los que cada año se ha transportado una cierta proporción de los varios millones de toneladas de madera para pasta a las fábricas; casi siempre esto se ha hecho en forma de trozas, que se han manipulado repetidas veces antes de quedar almacenadas en los grandes apiladeros de las fábricas. Pero hoy día el transporte fluvial se ha hecho más complicado y costoso debido a que la construcción de embalses ha creado lagos, de suerte que las trozas debían reunirse en almadías y remolcarse hasta desembocaduras en torno a las presas.
En este sistema de transporte al menos un 5 por ciento de la madera se pierde por hundimiento al fondo de los ríos, y la recuperación de las trozas idas a pique ha sido sólo nominal. Para una industria que funcione con márgenes de beneficios de menos del 10 por ciento, esto representa una pérdida apreciable y que hasta la fecha se ha aceptado como uno de los costos inevitables que implica esta actividad comercial.
Las maderas frondosas, como el abedul, el arce y el roble se saturan y hunden rápidamente. Por consiguiente, si existe una masa mixta de estas frondosas y de las coníferas preferidas (picea, abeto, pino) en un lugar remoto y debe llevarse la madera por transporte fluvial hasta la fábrica, habrá necesidad de proceder a una explotación selectiva eligiendo las coníferas únicamente y dejando las frondosas hasta que superen la madurez y se descompongan. Esto es mucho más caro que cortar a matarrasa la totalidad de la zona, dejando algunos árboles portagranos que den origen a la próxima masa y enviando casi todos los árboles por el sistema de transporte hasta la fábrica. Esta explotación selectiva y escaso aprovechamiento son perturbadores para el conservador de bosques.
La industria canadiense depende en exceso de un clima riguroso. En invierno, los sistemas de transporte fluvial se congelan. Por consiguiente, deben acumularse en el bosque grandes cantidades de trozas en espera de las avenidas primaverales. De esta suerte, con millones de toneladas de madera inmovilizadas en los bosques, más millones reunidas en los apiladeros para las operaciones durante los meses invernales en las fábricas y un número imprecisado de toneladas perdidas en el fondo de los ríos, la industria se encuentra hoy con gran parte de su capital inmovilizado en existencias improductivas.
En la conducción por vía fluvial, la madera queda sujeta a muchos ciclos de humedecimiento y desecación alternativos desde el momento en que se apean los árboles hasta que llegan a la fábrica de celulosa. En algunos casos, el intervalo que transcurre desde el apeo hasta la transformación es de hasta dos años. Durante parte de este tiempo, la madera es vulnerable, como cualquier otra materia orgánica muerta, a los ataques de bacterias, hongos e insectos. Por lo tanto, no es sorprendente que los científicos hayan descubierto mejor rendimiento y resistencia en las pastas y papeles fabricados con madera verde y recién cortada que en los fabricados con madera alternativamente humedecida y desecada o con madera envejecida.
Durante muchos años, la pasta química ha venido haciéndose desmenuzando las trozas y macerando los fragmentos a presión en soluciones acuosas ácidas, neutras o alcalinas en grandes recipientes, con objeto de disolver y separar la lignina de la madera y liberar las fibras de celulosa para la fabricación de papel. Las dimensiones aproximadas de estos fragmentos de madera son 15 x 12 x 6 milímetros. En algunos casos se han cargado y descargado neumáticamente en barcazas, bodegas de embarcaciones o vagones cerrados y se han almacenado o apilado mediante chorros de aire. La máxima distancia práctica para este transporte neumático ha sido algo menor de 2 kilómetros. Con distancias mayores, los costos por energía motriz suben mucho. Además, en este tipo de transporte a alta velocidad y sin una película líquida protectora en torno a cada fragmento, éstos chocan entre sí y contra los tabiques del conducto, produciendo una atrición de la madera. Esta acción es nociva para el desfibrado y fabricación de papel subsiguientes. Así, pues, el transporte de madera desmenuzada a largas distancias por medio de conductos tubulares en que se utilicen el aire o el gas queda descartado desde un punto de vista tanto técnico como económico.
Por todas las razones apuntadas, es particularmente apropiado que el Canadá sea el primer país que estudie el transporte de madera desmenuzada por medio de lignoductos. Pero a buen seguro existen otros muchos lugares en el mundo en que este tipo de transporte sería también ventajoso, incluidos los países de Africa y del Cercano Oriente. En comarcas semiáridas, los lignoductos podrían servir la doble finalidad de suministrar agua, así como enviar material celulósico a las fábricas. En las zonas en que el terreno es relativamente llano, no habría necesidad de altas presiones para el bombeo con lignoductos de longitud relativamente corta; de esta manera podrían tenderse en la superficie con un gasto mínimo por anclaje. Redundará en prestigio de los investigadores canadienses el que la tecnología de que son precursores en cuanto a los lignoductos pueda adoptarse y aprovecharse con beneficio por los países en desarrollo de estas regiones.
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Compañías que facilitaron fondos para el estudio de los lignoductos:
Canadian National Railways, Montreal (Quebec)Canadian Pacific Railway Company, Montreal (Quebec)
Champion Papers Inc., Hamilton, Ohio (E.U.A.)
Dominion Tar and Chemical Company Limited, Montreal
Foundation of Canada Engineering Corporation Limited, Montreal (Quebec)
Fraser Companies Limited, Edmundston (Nueva Brunswick)
Irving Pulp and Paper Limited, Saint John (Nueva Brunswick)
Marathon Corporation of Canada Limited, Marathon (Ontario)
The Ontario Paper Company, Limited, Thorold (Ontario)
Pembina Pipe Line Limited, Calgary (Alberta)
Compañías que facilitaron equipo con carácter de préstamo:
Aluminium Company of Canada Limited, Montreal (Quebec)Canadian Ingersoll-Rand Limited, Montreal (Quebec)
Greey Mixing Equipment Limited, Montreal (Quebec)
Pacific Coast Pipe Co. Limited, Vancouver (Columbia Británica)
Page Hersey Tubes Limited, Toronto (Ontario)
Rader Pneumatics (Eastern) Limited, Montreal (Quebec)
Sicard Inc., Montreal (Quebec)
Tube Turns of Canada Limited, Ridgetown (Ontario)
Victaulic Company of Canada Limited, Weston (Ontario)
