MANUAR (DRAW FRAME) I.
FUNCIONES DEL MANUAR I.1 UNIFORMIZAR Una de las principales tareas del manuar es eliminar los defectos de corto, mediano y especialmente de largo periodo. La cinta de carda tiene un grado de irregularidad que no puede ser aceptada y la cinta peinadora debe eliminar sus empalmes. Esto debería ser notado; esta irregularidad de onda corta no es como algunas veces se asume, el único criterio para evaluar el rendimiento del manuar. Esto es cierto, por ejemplo, esta irregularidad sobre longitudes cortas puede ser notablemente reducidos por muy pequeños ajustes del estiraje, pero esto es frecuentemente asociado con el deterioro en otros parámetros de la calidad del hilo, particularmente en la resistencia del hilo. Es un error asumir que la irregularidad de las cintas especialmente de corto periodo pueda mejorarse por el uso de varios pasajes. Un segundo pasaje podría llevar a algún deterioro de la cinta. La relación del número de cintas es importante determinarla y encontrar el óptimo. Generalmente el primer paso es solo de doblado y estiraje y el segundo es con autorregulador. El estiraje y el doblado frecuentemente tienen el mismo valor y tienden en el rango 6 (fibras cortas) a 8 (fibras media y larga). Para hilanderías de rotor suele ser de 4. El Uster Statistics en la tabla 1 de Zellweger puede servir como una comparación de calidad para fibras cortas. El porcentaje indica la proporción de hilandería que alcanza el valor establecido o más bajos (CV %=U%x125). Las estadísticas son basadas en valores de hilandería de todo de todo el mundo. En relación al material cardado, la tabla muestra por ejemplo que 5% de todas las fabricas alcanza un valor de 3.1% o más, 25% de las fabricas alcanzan 4.0%. I.2 PARALELIZADO Para obtener un óptimo valor de resistencia en el hilo las fibras deben arreglarse en forma paralela. El manuar lo hace mediante el estiraje y adelgazamiento. El valor de estiraje varía según el tipo de material por ejemplo para varios parámetros de fibra (aquí, principalmente longitud de la fibra) y también para: -
La masa de las fibras.
-
El volumen de los cabos.
-
El grado de ordenamiento (disposición paralela).
Esto será claro que el estiraje no puede ser alto inmediatamente después de la carda (si es posible no encima de 8), pero a partir de esto puede aumentar de maquina a máquina. I.3 MEZCLA El efecto se observa con mejor claridad en la mezcla de algodón/sintético o sintético/sintético. Aquí el porcentaje de cada uno de los componentes puede ser regulado seleccionado el titulo y numero de cintas a ingresar al manuar. Por ejemplo, obtener una cinta 67:33, 4 cintas de un componente y dos de los otros son alimentadas al manuar.
I.4 ASPIRACION Y LIMPIEZA El polvo es un gran problema tanto para el proceso como para el personal obrero. Por eso es importante y dejarlo prácticamente libre de polvo para los siguientes procesos. Desgraciadamente la aspiración de polvo no puede ser eficiente donde hay alto grado de fricción fibra / fibra o fibra/metal, y esas pequeñas partículas de polvo quedan adheridas a la fibra. Tal fricción se levanto especialmente en la carda y en el manuar; en el ultimo caso, principalmente debido a la operación de estiraje. El manuar es por lo tanto una buena maquina para remover el polvo; sobre el alto rendimiento de los manuares vienen equipados con un sistema de limpieza y succión el cual suele extraer hasta el 80% de polvo.
II.
DESCRIPCIÓN DEL MANUAR El manuar es una maquina muy sencilla desde el punto de vista mecánico como elemento de trabajo muy simple centralizado esencialmente en el sistema de estiraje que puede ser de 3 a 5 pares de cilindros estiradores. Las partes importantes de un manuar son:
III.
1.
Fileta de alimentación que puede ser de 6 a 8 posiciones por lado.
2.
Palpadores de la masa de entrada.
3.
Tren de estiraje.
4.
Cilindros de salida.
5.
Cinta regulada.
6.
Plegado de la cinta en el bote.
OPERACIONES PRINCIPALES
El manuar es alimentado por 4 a 8 cintas provenientes de cardas u otros manuares (ver Fig.1) son alimentados a dispositivos de estiraje (3). Un par de rodillos alimentadores (2) están situados en los tachos de alimentación (1) y estos trabajan de manera tal que controlan la existencia de falsos estirajes. El par de rodillos están montados sobre una fileta o sobre una mesa de tal manera que la alimentación sea positiva. Todas las cintas pasan a través del tren de estiraje luego de ser estiradas 4 a 6 veces, formando un velo de muy poca cohesión. Para evitar la desintegración de este velo se utiliza un condensador de cinta que esta inmediatamente después del tren de estiraje y guiada a través de un tubo (4) hacia el coiler (6) que mediante un sistema de engranajes deposita la cinta en un tacho (7). Es necesario regular los engranajes del coiler a modo de depositar la mayor cantidad de material posible; la cinta además es comprimida a su paso por las calandras (5).
Fig.1 IV.
ORGANOS DE OPERACIÓN 4.1 FILETA DE ALIMENTACIÓN En particular, la fileta debe estar diseñada para: •
Liberar la existencia de falsos estirajes.
•
Detener la alimentación cuando ocurra la rotura de una cinta.
• Las roturas deben poder repararse de una forma fácil, confortable y segura. En la fileta de alimentación se reúnen, normalmente, de 4 a 8 bote de cinta de carda aunque se puede llegar a 10. Hay paros eléctricos para detener la maquina cuando falta una cinta de alimentación. Las cintas de alimentación tienen un accionamiento positivo, es decir, que son conducida al tren estirador por unos cilindros guía en vez de ser arrastradas por el tren de estirado. La carga máxima de alimentación es de 50 gramos / metro. Para este propósito se usa el par de rodillos alimentadores (2) para cada una de las cintas. Un sistema de guía cintas es necesario en su llegada al tren de estiraje. Una mesa con rodillos es utilizada como guía; los rodillos solos se usan se usan de preferencia en manuares de alta producción ya que la fricción es menor cuando se usa la mesa. Al romperse una cinta ambos rodillos cierran el circuito enviando una señal eléctrica para detener el motor de modo que la alimentación siempre sea con el mismo número de cintas.
Siempre todos los manuares tienen alimentación de cinta en línea (ver Fig. 2a), los tachos de alimentación están dispuestos en una fila en la dirección del movimiento en la maquina. Rieter ofrece una alimentación lateral (Fig. 2b) como una opción. Aquí las cintas inicialmente se mueven en forma lateral, en un ángulo de 90° relativo a la dirección del flujo de material a través de la maquina. Hay desvió en la dirección del flujo del material previo a la entrada del tren de estiraje. Esto puede dar ventajas económicas en el uso de espacio para una fabrica teniendo una correspondiente disposición de máquina. Normalmente, las cintas pueden ser alimentadas en 8 tachos por cabeza, y el diámetro de los talos tachos es variable y llegan hasta los 1000 mm (40 pulgadas). Es importante que las cintas entren adyacentes unas a otras y no unas sobre otras para facilitar el tren de estiro.
Fig.2 4.2 TREN DE ESTIRAJE 4.2.1 REQUERIMIENTO El tren de estiraje es el corazón del manuar y ejerce una influencia decisiva en la calidad del hilo final. Los requisitos de construcción son generalmente altos: •
Simplicidad, la construcción no debe ser complicada.
• El diseño debe ser estable y correr en forma silenciosa y esto se logra con una perfecta concentricidad de cilindros y rodillos. • Modo de operación que permita un producto de alta calidad aun corriendo a altas velocidades.
• Un alto grado de flexibilidad para trabajar diferentes tipos de materia prima, longitudes de fibra, títulos, etc., que podrían ser procesados en una hilandería de fibra corta. • Optimo control de movimiento de las cintas durante la operación de estiraje. •
Alta precisión en los ajustes y operación.
• Rápido y simples ajustes de los ecartamientos y niveles de estiraje. •
Fácil manejo, limpieza y mantenimiento.
•
Optimo diseño ergonómico.
4.2.2 INFLUENCIA EN EL ESTIRAJE En todos los tipos de tren de estiraje, los factores que afectan el estiraje como siguen: Factores que dependen sobre el material: •
Sección transversal de la masa de fibra que ingresan
•
Grado de ordenamiento de las fibras (disposición del paralelismo).
•
Forma de la sección transversal del material que entra.
•
Compactación del material alimentado.
•
Adhesión entre fibras que dependen de: -la estructura de la superficie de la fibra. -Rizo. -Lubricación. -Condensación en el ingreso.
•
Longitud de la fibra.
•
Uniformidad de la longitud de la fibra.
•
Torsión del material alimentado.
Factores que dependen del tren de estiraje: •
Diámetro de los rodillos y cilindros.
•
Presión ejercida entre los cilindros alimentadores.
•
Características de la superficie de los rodillos superiores.
•
Superficie de los cilindros.
•
Tipo y forma de los órganos condensador, barra de presión, Etc.
guiadores,
•
Ecartamiento.
•
Nivel de estiraje
•
Distribución del estiraje y sus varias etapas.
tales
como
el
4.2.3 ELEMENTOS DEL TREN DE ESTIRAJE EN HILANDERIA DE FIBRAS CORTAS a.
CILINDRO ESTIRADOR:
Los cilindros estiradores están hechos de acero y están montados sobre rodajes de agujas o de bolas. Tienen movimiento positivo a través de engranajes o fajas. En orden de su mayor facilidad para transportar las fibras a través de este órgano tenemos 3 tipos de superficies de cilindros: El moleteado solo es usado en cilindros receptores que usan benditas para así facilitar el traslado de transmisión. El estirado espiral corre generalmente mejor y con una mayor zona de pinzaje comparada con la axial. Esto se debe a que el espiral coge las fibras de una manera más uniforme sin sacudidas ni tirones. El diámetro de estos cilindros está en el rango de 20 a 90 mm, pero lo mas usado es que este entre 25 a 50 mm. En maquinas largas como continuas y mecheras, los cilindros son hechos atornillados unos con otros en tramos cortos. La distancia entre los cilindros de estiraje son ajustables y adaptadas según la longitud de la fibra. A la distancia entre los puntos de pinzaje de los respectivos pares de cilindros lo denominamos ecartamiento. Se regula en función de la longitud de la fibra a tratar. El ecartamiento a la entrada se fija en unos 7 u 8 mm más que la longitud de la fibra. El ecartamiento en la zona principal de estirado (salida) se fija en unos 3 o 4 mm más que la longitud de la fibra. Una forma práctica de conocer el ecartamiento de un manuar es colocar un papel carbón encima de un papel blanco en la zona del tren estirador a determinar el ecartamiento. Al aplicar la presión, con la maquina parada, quedan unas marcas en el papel que facilitan la medida del ecartamiento. La presión en decaNewtons (dan), se regula por sistemas hidráulicos o neumáticos. El ecartamiento, en algunos manuares, se ajusta fácilmente con una llave y una manivela.
La dureza de la goma que recubre los cilindros superiores es, normalmente, de 80° shore, aunque en casos especiales se puede llegar a 95 ° shore. En los manuares, el pre-estirado puede variar entre 1,02 y 1,9 mientras que el estirado total (producto del estirado previo por el principal) varía entre 3 a 10. Normalmente las fibras cortas se estiran de 6 y las fibras más largas de 8. Cuanto más rectificadas están las fibras más podemos estirar ya que mayor es su longitud.
Fig.3 a. Axial b. Inclinada o espiral c. Moleteado b.
RODILLOS SUPERIORES:
Estos no tienen un movimiento positivo, son más bien de arrastre.(ver Fig. 4). Los cojinetes de bolas son muy utilizados en le montaje de estos rodillos. Su grueso recubrimiento esta hecho de caucho sintético. Una característica importante de este recubrimiento es su dureza.
Un cots suave es usado donde una buena guía es necesaria, donde pocas fibras tienden a moverse con un alto grado de estiraje (por ejemplo los rodillos frontales de la continua de hilar), donde estas condiciones no son requeridas son usados rodillos más duros. Los cots suaves tienen un punto de pinzaje de mayor extensión de tal manera que es mejor guiada. Por otro lado tienen la desventaja que se desgasta más rápidamente. La dureza esta especificado en grados shore. Los grados de dureza para los cots son: -Suave
60°-70° shore
-Medio
70°-90° shore
-Duro
más de 90° shore
Mantenimiento de los rodillos superiores: Los rodillos deben ser rectificados periódicamente en un esquema predeterminado usando una piedra de disco. El espesor del cots o diámetro de rodillo se reduce solo hasta un mínimo en que se conserve la dureza y elasticidad bajo la presión y cuando se llegue a ese nivel debe ser cambiado por otro nuevo. La operación del rectificado provoca un efecto de rugosidad en la superficie de rodillos que solo es visible con un lente de aumento. En algunos casos se llevan a cabo tratamientos posteriores para el suavizado de la superficie por: -Aplicación de una película química como laca. -Tratamiento con ácidos. -Irradiación con luz ultravioleta (Berkolising, por la compañía Berchtold, Suiza). Presión de los rodillos: Para pinzar las fibras los rodillos superiores deben ejercer una alta presión sobre los cilindros inferiores. Esta presión puede ser generada por: -Por medio de pesas (ahora obsoleto). -Presión por resorte (la forma más usada). -Sistema hidráulico (apenas es usado). -Sistema neumático (la compañía Rieter).
-Sistema magnético (la compañia Lowell).
Fig.4 4.2.4 TIPOS DE TREN DE ESTIRAJE EN MANUARES a. BASICO: Inicialmente los manuares tenían siempre exclusivamente los sistemas de estiraje 4 sobre 4. El sistema 3 sobre 4 fue desarrollado fuera de esta última versión, y a partir de entonces una multitud de nuevas formas de trenes de estiraje aparecieron. El proceso es llevado a cabo en dos zonas. La zona del pre-etiraje o estiraje previo y la zona de estiraje principal; la maquina puede realizar pre–estirajes de 1.05 y 2.5, pero más usual es trabajar entre 1.25 y 1.8. El estiraje total varia en las maquinas de 3.5 y 12 pero la más usual es entre 4 y 8. En manuares modernos cambiar el estiraje es relativamente fácil mediante el cambio de poleas y engranajes. En la última generación esos cambios se hacen desde un display mediante el uso de convertidores de frecuencia. b. TRES SOBRE CUATRO: Este tipo se caracteriza por el rodillo intermedio, ejerce presión sobre dos cilindros. Los dos cilindros estiradores son llevados en un porta correas común. El concepto desarrolla el uso de una barra de presión o control de fibras, en la zona de estiraje principal fue desarrollado para ser usado principalmente en hilanderías peinadas, pero también apacigua algunas alcances en los manuares, por ejemplo en maquinas Marzoli (Fig. 5) y Vouk.
Fig.5 c. TRES SOBRE TRES: Desarrollado en los años 60 por Platt son muy utilizados hasta hoy con el añadido posterior entre la barra de presión. El diseño parte del punto de vista de que cada cilindro hacia delante debe correr más rápido que el anterior, por esta razón el cilindro de salida tiene un mayor diámetro que sirve para aumentar la velocidad periférica para trabajar a menores RPM a parte de darles mayor estabilidad. Sin embargo, ampliando los rodillos simultáneamente aumenta los espacios del punto d retención. Por consiguiente, en la zona del estiraje principal, un sistema de guía especial es necesario, más pequeño para fibras cortas, esto es el riel guía o barra de presión. Esto puede operar debajo o encima (como se ilustra en la Fig. 6 para el diseño de Platt). Además los trenes de estiraje de Platt han sido usados por Rieter, Schubert / Salzer y Toyota.
Fig.6
d. CUATRO SOBRE TRES: (ZINSER) Son cuatro rodillos sobre tres cilindros con barra de presión. El cuarto rodillo es añadido a la salida solo como guía que lleva el velo hacia la trompeta facilitando la formación de la cinta. Los rodillos son de diámetro uniforme y largos para mantener la tensión impuesta debajo de ellos.
Fig.7 e.
CINCO SOBRE CUATRO: En este tren de estiraje son de 5 rodillos con presión neumática sobre dos largos (90 mm) y dos pequeños (28 mm), no ajustable los cilindros estiradores. La presión de los cilindros está suspendida de dos yugos. Los rodillos tienen un diámetro de 39 mm y los 3 del centro pueden ser reemplazados por uno de 28 mm dependiendo de las circunstancias de uso. El estiraje es llevado a cabo en el campo B (pre-estiraje) y en el campo A (estiraje principal). Los ecartamientos son ajustables en una escala que puede ser leída por la maquina moviendo la posición radial de los rodillos 2 y 4. En el lado del estiraje principal presenta torsión para ayudar el control de las fibras cortas. El tren de estiraje está alineado en una curva; esto permite guiarse propiamente del flujo del velo de lo vertical en la horizontal. La disposición curva hace al sistema más fácil para servir.
Fig.8 f. CUATRO SOBRE CINCO: Los manuares de 4/5 son de características especiales. Una galva variable A, junto a la geometría del tren estirador, controla bien las fibras flotantes. El cilindro C es liso. La mayoría de manuares pueden trabajar fibras químicas de hasta 80 mm, resultando adecuados para fabricar hilos con propiedades muy próximas a los obtenidos para el proceso lanero, pero con unos precios e coste muy inferiores. La distancia d1 y d2 varían según el tipo de fibra y longitud. En la siguiente tabla damos algunas recomendaciones. FIBRA Algodón Fibra química de 40 mm Fibra química
d1(mm) De 3 a 7 De 4 a 8
d2(mm) De 8 a 12 De 12 a 16
De 24 a 28
De 32 a 36
de 60 mm Fibra química de 80 mm
De 46 a 50
De 54 a 58
Fig.9 4.3 SISTEMAS DE ASPIRACIÓN PARA EL TREN DE ESTIRAJE Los cilindros de estirado, tanto los superiores como los inferiores, deben estar siempre limpios para evitar la adherencia de fibras que perjudicaría la calidad de la cinta de salida. Los cilindros se limpian por aspiración de aire, por rasquetas y/o por bolsas giratorias de fieltro. La masa de la cinta de salida (gramaje) puede variar entre 2,5 y 7 gramos / metro. Se alcanzan velocidades de salida de 900 metros / minuto. Un manuar consume del orden 9 Kw. y su rendimiento mecánico es aproximadamente del 85%. La cantidad de fibras perdidas como desperdicios es de 0.5%. Uno de los trabajos del manuar es remover el polvo y esto se realiza exclusivamente en la zona del tren mediante el uso de aire de succión (como se muestra en el esquema por la Schubert & Salzer). Cada rodillo y cilindro está provisto de un órgano limpiador de manera que limpia la materia flotante y las que se adhieren a los rodillos y cilindros. Este polvo puede ser llevado a una caja o ir a un sistema colector done el aire es filtrado y sale tratado y limpio a la zona de apertura.
Fig.10 4.4 PLEGADO 4.4.1 SALIDA DE LA CINTA:
Fig.11
A fin de evitar la desintegración de la fibra esta debe juntarse a través de un tubo colector o flauta (17) inmediatamente después de la salida de los rodillos y guiada al condensador, trompeta o embudo (13). El diámetro de la boquilla del condensador de la flauta debe ser adaptable al volumen de la cinta. Por lo tanto la boquilla del condensador así como la flauta deben ser intercambiables. El diámetro de la boquilla (en mm) puede ser calculado de la relación: d = k √ ktex Donde k varía entre 1.6 (para cintas finas) a 1.9 (para cintas gruesas). 4.4.2 CONDENSADORES: Luego de pasar por la boquilla del condensador, la cinta corre entre dos cilindros que se presionan unos contra otros. La cinta así condensada permite colocar el material en los botes o tachos. Para un buen condensador no se debe permitir el escape lateral d las fibras. De esta manera, el total de peso lleno del tacho puede ser incrementado por el alza a 20%. Los rodillos ranurados o escalonaos pueden ser usados simultáneamente como dispositivos contadores para sistemas autorreguladores. Esta acción de condensado, con la más grande adhesión de fibra que resulta, por lo tanto, será tomado en cuenta en mas procesos. Por ejemplo, las condiciones de pre-estiraje están cambiadas en la mechera. La distancia en el pre-estiraje puede ser incrementada. 4.4.3 COILER: (FIG. 12) Es similar al de las cardas, con dos movimientos rotacionales requerido para el llenado cicloidal, el plato debe rotar sobre el tacho por otro lado el giro del tacho debe ser considerablemente más lento. Una cinta de la flauta es provista sobre el plato como parte de una mezcla, para guiar la cinta de las calandras al tacho. Este tubo se extiende desde el centro del plato a su periferia. Es importante que la velocidad con que se deposita la cinta sea algo mayor que la velocidad de salida para generar arrastre y evitar la obstrucción del tubo; pero no debe ser muy grande la diferencia ya que podría generar falsos estirajes. El plato esta usualmente movido por fajas dentadas y poleas de cambio y su tamaño depende de las dimensiones del tacho. La dirección de rotación puede ser cambiada mediante el juego de poleas y fajas. El plato y el tacho pueden girar en la misma dirección o direcciones opuestas. Con algodón cardado y rotaciones en la misma dirección se obtienen mejores resultados pero en algodón peinado o fibra sintética la dirección de la MECHERA
El manuar produce una cinta que ya exhibe todas las características requeridas para la creación de un hilo, es decir una hebra de fibras limpias y ordenadas en forma paralela unas a otras. Es usual preguntarse por qué esta cinta no es utilizada como un material de alimentación para las máquinas de hilatura por continuas de anillos, en lugar de ser procesada de manera cara para crear una mecha como alimentación para hilatura. La máquina pabilera en si es complicada, propenso a fallas, causa defectos, aumenta los costos de producción y entrega un producto que es sensible en el enrollado y desenrollado. El uso de la máquina es forzado en las hilanderías como un mal necesario por dos razones principales. La primera razón está relacionada al estiraje requerido. La cinta de manuar es una hebra fina y no torcida que tiende a ser velluda y crea pelusilla. El estiraje necesario para convertir ésta a hilo está en el rango de 300 - 500. El tren de estiraje de la continua de anillo, en su forma común, no es capaz de procesar esta hebra en una operación simple de estiraje para crear un hilo de fibras cortas en el que se encuentre todas las demandas normales de tales hilos. La mecha fina y torcida se adapta significativamente mejor para este propósito. La segunda razón es que el manuar puede representar el peor modo concebible de transporte y presentación de material de alimentación para una continua de anillos. A pesar de esto se han hecho considerables esfuerzos durante décadas, para eliminar la mechera. El esfuerzo es justificado, pero desafortunadamente con relación a la continua de anillos, esto permanece sin éxito. Por otro lado, en todos los procesos nuevos en plantas de hilatura de fibra corta, la mechera se ha convertido en algo trivial. I.
DEMANDAS FOCALIZADAS SOBRE LAS MECHERAS MODERNAS Las hilanderías están obligadas a utilizar tal maquinaria anticuada, la cual es en principio algo redundante, entonces esta provee al menos la capacidad óptima en operación. Igualmente en este aspecto, no obstante, aún es necesario mejoramiento de la mechera. Los esfuerzos de los fabricantes de máquinas podrían ser dirigidos hacia los siguientes aspectos:
• Diseño de máquinas más simples menos propensas a fallas; • Aumento de la proporción de rotación del huso, • Formatos más grandes, • Automatización de la máquina y del transporte de los mazos. Estos mejoramientos deben ser llevados a cabo sin aumentar los costos de producción para la hilandería.
II.
TAREA DE LA MECHERA (ver Fig. 1)
La tarea principal de la mechera es la atenuación de la cinta. Debido a que la hebra fina resultante tiene apenas un poco de cohesión, la torsión protectora debe ser insertada a fin de mantenerla unida. La tercera tarea no puede ser directamente atribuida a la hilatura: esta recae en el devanado (de la mecha o pabilo) en los mazos, que pueden ser transportados, almacenados y llevados a la continua de anillos. La operación del devanado es la que por encima de todo hace que la mechera sea una máquina relativamente compleja, y plagada de problemas. La operación de enrollado requiere, además del huso y la aleta, una transmisión de mando por cono (o engranajes variables), un engranaje diferencial y un mecanismo formador.
III.
DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES 3.1 Secuencia de Operación (ver Fig. 2) La cinta de manuar es presentada a la pabilera en botes largos (1). El diámetro de los botes no corresponde a la distancia entre los husos, es por eso que los botes no son distribuidos en una columna, sino en varias, los cuales tienen que ser dispuestos atrás de la máquina. Por encima de los botes se proveen rodillos de transporte (2). Estos jalan las cintas desde los botes y por delante de ellos hacia el tren de estiraje (3). El tren de estiraje atenúa la cinta con un estiraje entre 5 a 20. La hebra de salida es bastante delgada para mantenerse unida por si misma y es necesario un paso para impartir fuerza inmediatamente a la salida del tren de estiraje. Esto es llevado a cabo mediante la inserción de una torsión de protección, usualmente en el rango de 30 a 65 vueltas por metro (TPM). Las vueltas son creadas por medio de la rotación de la aleta (6) y son transmitidas dentro de la longitud suspendida (5) entre la aleta y la salida del tren de estiraje. La aleta en si forma parte del mando del huso (7) y es girada con él.
Para asegurar que la mecha pase con cuidado y sin daño al punto de arrollado, ésta atraviesa el guía-hilo de la aleta y el agujero del brazo de la aleta, y es arrollada de 2 a 3 veces alrededor del brazo de presión antes de alcanzar la bobina (8). Para hacer posible el devanado, se le da a la bobina una velocidad tangencial mayor que la de la aleta y así la mecha es jalada del brazo de la aleta. Las espiras deben ser distribuidas muy cercanamente y paralelas unas a otras, de modo que la mayor cantidad posible de material sea ocupada en el mazo (bobina). Por este propósito, el carro porta bobinas (balancín) (9) con los mazos colocados deben ascender y descender continuamente. Esto puede ser efectuado, por ejemplo, mediante la elevación y descenso de la palanca (10) sobre la cual esta sostenido el carro porta bobinas. Dado que el diámetro de la bobina aumenta con cada capa de devanado, con un correspondiente aumento en la longitud de devanado de mecha por espira, la velocidad del movimiento del carro porta bobinas debe ser reducido mediante una pequeña cantidad después de cada capa completa. Análogamente, debido al aumento en el diámetro del mazo, el RPM de la bobina debe ser reducido después de cada capa, porque la salida es constante y, por lo tanto, la diferencia entre las velocidades tangenciales del mazo y de la aleta también se debe mantener constante a lo largo de toda la operación. Solamente en este paso se puede lograr una operación controlada de devanado. III.2.
Efectos de la Distribución de las Bobinas en dos Columnas La distribución de los mazos es un poco inusual para las máquinas de hilatura. Las bobinas no están dispuestas individualmente o en una columna simple. En lugar de ello, éstas son distribuidos en la sección de salida en dos columnas una detrás de otra, (con las bobinas de una columna relativamente separadas de las otras). Este arreglo extremadamente económico en espacio, pero concibe varias desventajas: el diseño es más complicado, la operación
de la máquina es menos conveniente y la automatización es impedida. Las desventajas tecnológicas son aún más significantes. El ángulo de acercamiento de la mecha con la parte superior de la aleta es diferente para las dos columnas (alfa, Fig. 3). Este guía diferentes condiciones de enrollado en el punto de entrada de la mecha a la parte superior de la aleta. Existe también una diferencia en los ángulos barridos dos (beta) por las dos mechas en el cilindro frontal y así en las longitudes de los triángulos de hilatura. Otro defecto es producido por la diferencia en las longitudes sin apoyo (L), es decir que las longitudes entre el tren de estiraje y la parte superior de la aleta.
Juntas, estas diferencias conducen a una inserción desigual de la torsión, diferentes grados de entrelazamientos de fibras y finalmente las variaciones de la finura entre las columnas frontales y posteriores. 3.3
Las Regiones de Operación de la Mechera 3.3.1 La Fileta (Fig. 4) Por encima de los botes existen varias columnas de los rodillos de mando para ayudar a las cintas en su trayectoria al tren de estiraje, la cual es a menudo una distancia considerable desde los botes. Debido al alto grado de paralelización de las fibras en las cintas (especialmente en el caso de la cinta peinada), la cohesión de la hebra no es a menudo muy grande. Por lo tanto, los rodillos de transporte pueden fácilmente crear falsos estirajes. Las plantas podrían tomar en cuenta de esta fuente de posibles fallas. Se debe tener cuidado para asegurar que las cintas sean pasadas al tren de estiraje sin perturbación; que sean estiradas, por ejemplo, más o menos verticalmente fuera de los botes; y que los cilindros guía giren fácilmente. Un perfecto manejo de los cilindros es por lo tanto muy importante. Esto es efectuado usualmente por cadenas o ejes cardantes.
3.3.2 El Tren de Estiraje 3.3.2.1Descripción (Ver Fig. 5)
De todos los sistemas de alto-estiraje que han sobresalido, algunos de los cuales fueron utilizados solamente por un corto período,
únicamente el sistema de 3-sobre-4 (3/4) cilindros y el arreglo de doble bandita aún son encontrados en las máquinas modernas desarrolladas por los fabricantes. La distribución de 3-sobre-4 se encuentra relativamente poco, mientras que el sistema de arreglo de doble bandita es más convencional. Solamente la distribución de doble bandita facilita el estiraje de 20 mientras mantiene las fibras más o menos bajo control durante su movimiento. En general, los arreglos de tres cilindros son utilizados, pero cuatro cilindros pueden ser necesarios para un estiraje alto. Ellos usualmente comprenden rodillos inferiores acanalados y cilindros de presión recubiertos con caucho. La dureza de los cilindros superiores se encuentra entre 80º y 85º Shore, pero los rodillos sobre los cuales circula la bandita a menudo tiene una dureza ligeramente mayor a 60° Shore. Esto hace capaz un mejor acercamiento y dirección de la hebra de fibras durante el estiraje. El estiraje a menudo tiene límites no sólo en el extremo superior (20-22) sino también en el inferior, esto es aproximadamente 5 para algodón y 6 para fibra sintética. Si se intentan estirajes por debajo de estos límites inferiores, entonces las masas de fibras transportadas son bastante grandes, la resistencia del estiraje se vuelve bastante alto y la operación de estiraje es difícil de controlar. Los estirajes previos son seleccionados usualmente alrededor de 1.1 (1.05 - 1.15) para algodón, y ligeramente más alto para fibras sintéticas y cintas de algodón prensadas fuertemente entregadas de manuares de alta performancia. Se alcanzan valores de 1.3 y ligeramente más altos. El efecto principal del estiraje previo es, visto en la uniformidad de la mecha. 3.3.2.2 Las Banditas (Fig. 6) Las banditas superiores (2) son pequeñas y hechas ya sea de cuero o, más comúnmente, de caucho sintético. Estas tienen un espesor de aproximadamente 1 mm y están sujetas por dispositivos tensores (4). Por otro lado, las banditas inferiores (1) son más largas y hechas usualmente de cuero, aunque el caucho sintético también es utilizado. Ellas van por encima de las barras guía (portabolsas) (3) hacia las posiciones cercanas a la línea de pinzaje de los cilindros de salida. Las banditas de cuero cooperan una con la otra para guiar Y transportar las fibras durante el estiraje y ellas ejercen una
influencia
muy
significante
en
la
operación
de
estiraje.
Es importante que las banditas pudieran extenderse lo más cercano posible a la línea de pinzaje de los cilindros frontales. La longitud guía, referida como la longitud cuna (a), debe ser adaptada aproximadamente a la longitud de la fibra. De acuerdo con los datos provistos por Rieter, las siguientes longitudes cuna podrían ser utilizadas: Longitud Cuna (mm) 36
Material Algodón arriba de 1 1/8"
40mm fibra sintética Algodón arriba de 1 1/8" 43
50mm fibra sintética
50
60mm fibra sintética
3.3.2.3 Presión aplicada para los Cilindros Superiores Los cilindros superiores deben ser presionados con una fuerza relativamente alta en contra de los cilindros inferiores para asegurar la dirección de las fibras. Las presiones están en el rango de 100 a 250 N (300 N) por cilindro (eje) y dependen de la materia prima y el volumen. El ajuste puede ser continuo o en varios pasos. Prácticamente todos los fabricantes evalúan los rodillos por presión de origen, siendo las excepciones siendo Rieter, quien prefiere la carga neumática, y Platt Saco Lowell, quien a menudo ofrece carga magnética además de la carga de origen. 3.3.2.4 El Condensador
Los embudos de la cinta (condensadores de alimentación) son montados en una barra correspondiente (mecanismo transversal de cinta) detrás del cilindro del tren de estiraje. Son diseñados para conducir la cinta dentro del tren de estiraje. El movimiento transversal se extiende igualmente por sobre el espesor total de las cubiertas de los cilindros (cots). El primer condensador o guía mecha está ubicado delante del primer cilindro. Diseñado para conducir la cinta dentro del tren de estiraje. Un segundo condensador de cinta está provisto en el área estiraje previo, también en una barra correspondiente, y un tercero es ubicado en el área del estiraje principal. Sin embargo, el último se apoya sobre el movimiento de la cinta de fibras, sin ser ajustado. El propósito de estos condensadores es regresar las fibras unidas nuevamente, dado que durante el estiraje tienden a separarse continuamente. Las masas de fibras dispersas son más difíciles de mantener bajo control en el estiraje, y ello causa irregularidad. Además, una hebra ampliamente dispersada que deja el tren de estiraje conlleva a niveles altos de pelusilla y vellosidad en la mecha, puesto que las fibras tampoco están entrelazadas (y se pierde), o son sostenidas solamente en un extremo por lo que en el otro extremo se proyecta como un llamado vello. Los condensadores podrían ser adaptados precisamente al volumen de la cinta de fibras. Las dimensiones apropiadas pueden ser encontradas de tablas. 3.3.2.5 Espacios para las Banditas Superior e Inferior Las banditas superiores están forzadas por la presión de origen en contra de las banditas inferiores. La intensidad de su sujeción entre las fibras, y así la dirección, de las fibras, depende de esta presión y también de la distancia entre las dos banditas. La presión efectiva podría ser considerable, pero muy alta, por otro lado es posible lograr un estiraje controlado de las fibras que están fuera de la hebra paralizada y unida. La disposición debe permitir precisar el ajuste de la distancia mínima para el volumen de fibras. Con el fin de ser capaz de mantener esta distancia mínima definida entre las banditas, se insertan "piezas de distancia" (Fig. 7 (a)), de alturas variables, entre la barra saliente de la bandita inferior y el extremo cuna de la bandita superior, es decir en la abertura de la salida (M).
A estas piezas de distancia se les ha dado otros nombres tales como espaciadores (Rieter), clips de distancia (SKF), espaciadores cuna (Suessen). El correcto clip para un uso puede ser determinado dentro de un rango de tolerancia de tablas provistas por los fabricantes, pero el ajuste correcto tiene que ser establecido experimentalmente.
3.3.3
El Huso y la Aleta
3.3.3.1Torsión Impartida La aleta inserta la torsión. Cada rotación de la aleta crea una vuelta en la mecha. En el análisis final por lo tanto, dado que el RPM de la aleta se mantiene contaste, la torsión por unidad de longitud de la
mecha depende de la velocidad de salida, y por consiguiente puede ser influenciada, puesto que la torsión está dada por: Vueltas por Metro (TPM) =
RPM de la Aleta Velocidad de Salida (m/min)
Altos niveles de torsión de la mecha, por lo tanto, siempre representan pérdidas de producción y posibles problemas de estiraje en la continua de anillos. Por otro lado, bajos niveles de torsión pueden causar falsos estirajes o talvez cortes de la mecha durante el devanado de la bobina. Niveles normales de torsión se muestran en el diagrama dado por Rieter. 3.3.3.2 El Huso (Fig. 8) El huso es simplemente un elemento de soporte y conducción para la aleta, sin alguna función auxiliar. Es un eje largo de acero, montado en su extremo inferior en un soporte y sujeto en el medio por el eje vertical correspondiente de la bobina, actuando como un soporte de cuello. La rotación es causada de una manera bien directa y sobre una distancia de transmisión desde el eje principal por la trayectoria de un tren de engranaje y un eje longitudinal que se extiende por todos los husos y es adaptado con los engranajes cónicos. La punta del huso es cónica y provista con una hendidura. Cuando la aleta es colocada en el cono del huso, un pasador en la aleta sobresale dentro de la hendidura para que la aleta y el huso se conviertan en una unidad para propósitos de manejo.
3.3.3.3 La Aleta (Ver Fig. 9)
Así como impartir la torsión a la mecha, la aleta tiene que dirigir la hebra muy sensible desde la parte superior de la aleta hacia la bobina sin introducir falsos estirajes (una tarea no exactamente fácil). Por un lado, la hebra tiene solamente torsión de protección y es muy propensa a romperse. Por otro, la aleta esta rotando, junto con la mecha, a una velocidad de 1500 RPM. La hebra de fibra debe ser por lo tanto protegida contra fuertes corrientes de aire. Para este propósito, en la mayoría de mecheras hoy en día, uno de los brazos de la aleta (4) ha sido usualmente hueco, es decir con una profunda ranura guía que está abierta en una dirección opuesta a la dirección de rotación. La hebra es jalada a través de este agujero. Lo segundo, el brazo íntegro de la aleta sirven para balancear el brazo hueco.
fig.9 Partes componentes y estructura de la aleta
Los diseños más actuales ya no son provistos de este ensamblaje. En cambio, tienen un tubo guía muy suave colocado dentro la cubierta (vaina) de una de los brazos de la aleta, la hebra es completamente protegida en contra del aire y la mecha ya no es presionada con una fuerza considerable en contra del metal del brazo, como en el diseño previo. La resistencia a la fricción es reducida significativamente, para que la hebra pueda ser extraída con mucho menos fuerza. Esto reduce falsos estirajes y roturas de hebras mientras se asigna velocidades altas de producción. Sin embargo, el empalme de las hebras rotas es de algún modo más difícil. 3.3.3.4 Varios diseños de Aletas El límite de performancia (funcionamiento) de la mechera es determinado por ambas velocidades de salida y el RPM de la aleta. La influencia de la aleta depende de su manejo. Usando este criterio como una base, las siguientes distinciones pueden ser denotadas entre tres tipos de aletas: • Aletas montadas en el huso (Fig. 10(a)). • Aletas montadas en la parte superior (Fig. 10(b)). • Aletas cerradas (Fig. 10(c)).
Fig.10 Varios Diseños de la aleta La forma estándar es la aleta montada en el huso. Esta es simple en cuanto a diseño y manejo, pero no desde el punto de vista de servicio o para propósitos de automatización. En una clara tendencia, más y más fabricantes esta por lo tanto inclinándose por las aletas montadas en la parte superior. En medio de otras cosas, esta forma facilita la automatización de la operación de mudada. La aleta esta sujeta por cojinetes (soportes) de bolas en el cuello y es conducido desde arriba por engranajes o correas dentadas. La aleta cerrada, sujeta arriba y abajo, es utilizada solamente por Platt Saco Lowell en la máquina "Rovematic". Tiene la ventaja de extensión reducida de los brazos en altas velocidades de operación. Las primeras aletas fueron fabricadas invariablemente de acero, pero ahora son hechas mayormente de aleaciones ligeras. Actualmente a altas velocidades las consideradas aletas normales de acero se extenderían muy considerablemente; esta es una desventaja para la operación de la máquina, y más aún para la operación del devanado. La cantidad de extensión depende del RPM. Cuando éste varía, es decir durante el encendido y el apagado, el brazo de presión adopta una inclinación continuamente variante, el cual causa desviación continua del punto de devanado de la bobina. Se vuelve imposible asegurar una formación controlada en la bobina completa. Además las aletas de aleación ligera tienen menor peso.
Las aletas tienen medidas variadas, los cuales son especificados en pulgadas. Las medidas establecidas son realmente dimensiones de devanado, es decir la altura máxima (primer número) y el diámetro máximo (segundo número) de una bobina devanada. Las mecheras constan de las siguientes medidas: 12"x5 1/2", 12" x 6"; l4" x 6 1/2", 16" x 6". 3.3.3.5 La Cabeza de la Aleta (Ver Fig. 11) El modo en el cual la mecha es llevada y guiada en entrada a la aleta determina el grado de la torsión y la tensión de devanado. Donde la mecha tiene solamente baja torsión o es tosca, para que haya un riesgo de falso estiraje, la hebra pasa a través de la cabeza de la aleta hacia la ranura guía sin envolverse (A). Una media vuelta de enrollado, como se muestra en (B), es debido a una velocidad alta de bobinado con niveles altos de torsión. El enrollado facilita un mejor control de la tensión de la mecha y de la formación de la bobina. Las cabezas de las aletas antiguas son de metal suave. Sin embargo, las aletas modernas tienen una inserción de caucho formado con ranuras, hendiduras o muescas (Fig. 12). Esta inserción de la aleta ejerce una fuerte influencia en el nivel de torsión en la mecha entre el tren de estiraje y la aleta, y también en las condiciones de devanado en la bobina. Sus formaciones les facilitan la conducción de la mecha substancialmente mejor durante la inserción de la torsión, y además dan falsa torsión. Un resultado de la falsa torsión es que la mecha ya esta torcida fuertemente en la longitud no sujeta que se dirige hacia la aleta. Así el porcentaje de roturas de la mecha en el triángulo de hilatura es reducido, y las pelusillas y la formación de napa son disminuidas. Un segundo resultado del falso estiraje es una mecha más compacta, la cual incrementa la capacidad de la bobina y hace posible altas velocidades para la aleta. La capacidad de la bobina es incrementada aun más porque la solidez de la mecha hace posible un devanado con alta tensión. El efecto de la falsa torsión disminuye significativamente activamente las finas diferencias que existían entre las bobinas delanteras y posteriores.
3.3.3.6 Brazo Compresor (Fig. 13) El dedo compresor va añadido a uno de los lados de la aleta en su parte interna. El dedo compresor guía la mecha a la salida de la aleta y la guía a la bobina. La mecha se envuelve 2(A) o tres (B) veces alrededor del dedo compresor. El número de vueltas depende del material y del nivel de torsiones.
3.3.4 Enrollado de la Bobina 3.3.4.1 Formación de la Bobina (para la operación de enrollado, ver el volumen 1) La bobina es de cuerpo cilíndrico con punta cónica (Fig. 14). La bobina esta hecha de espiras paralelas de mecha que se depositan
en tubos de madera o plásticos huecos para que entren en los husos. Para la formación de la punta cónica, la altura de bobinado es acortada de arriba y abajo, luego de la formación de cada capa de espiras.
La bobina es la forma ideal para transportar el material a la continua de anillos, cuanto más llena, el portabobinas lleva este material relativamente más cantidad de material largo, dependiendo de la compactación, cuando el tubo está vacío, ocupa poco espacio conveniente para su transporte y almacenaje. El ángulo de la punta cónica de los extremos normalmente se encuentra entre 80º y 95º, depende de la adherencia del material. Se debe tratar de que el ángulo sea el mayor posible para almacenar mayor cantidad de material. Sin embargo, el ángulo debe ser lo suficiente pequeño para evitar el deslizamiento de las capas. 3.3.4.2 Mecanismo de Bobinado (Fig. 15y16; ver también Fig 8) Durante el bobinado, los RPM de las aletas permanecen constantes. La diferencia entre la velocidad periférica de la aleta y la bobina deben ser también constantes. Sin embargo, el diámetro de la bobina se va incrementando constantemente. Por tal motivo la velocidad de rotación de la bobina debe ser reducida continuamente para mantener la diferencia de velocidades
periféricas. Para esto, es necesario contar con un mecanismo de diseño relativamente complicado.
La variación de velocidad de la bobina se origina en un sistema de cilindros cónicos. Cuando la faja se mueva, el cono inferior cambiara su velocidad. Esta continua reducción de RPM es transmitida vía engranajes diferenciales y hay variación constante de velocidad del eje principal. En algunos casos se utilizan unidades de PIV en lugar de los cilindros cónicos. Una dificultad adicional con relación al sistema de bobinado es que al movimiento de giro de las bobinas en la bancada, esta se debe mover también de arriba a abajo. Es necesario entonces una conexión flexible entre los engranajes del eje principal y al eje longitudinal El rodillo flexible fue usado para este propósito (entre engranajes de 80 y 67, en Fig. 15, y ver Fig. 17) Sin embargo la rueda de engranaje dispuesta en un brazo o rodillo flexible tiene la desventaja que se mueven unas a otras durante los movimientos de arriba a abajo. Esto causa revoluciones adicionales que adicionan o sustraen la rotación de la bobina, depende en la dirección del recorrido de la alzada. La variación de la tensión luego se incrementa. Hoy en día se usan ejes telescopios o cadenas. 3.3.5 Transmisión de Movimiento a los Conos
3.3.5.1 Perfil de los Conos A causa de la variación de velocidad necesaria en los husos, ocurren pequeños, movimientos en la faja de los conos, luego de concluir cada movimiento de la bancada. La velocidad de rotación de la bobina, debe cambiar a manera de una función lineal. Desafortunadamente, los constantes movimientos en una superficie uniforme del cono, no varia de manera lineal por lo que no se obtendría la variación lineal de velocidad en la bobina. La obtención de la deseada variación lineal de las bobinas, se logra haciendo hiperbólicas las superficies de los conos (ver Fig. 18). Donde el cono queda el movimiento es el convexo superior y el de arrastre es el cóncavo inferior.
Fig.18. Cono convexos y cóncavos La curva hiperbólica dificulta el diseño de los conos. Además durante la operación de bobinado, la faja será siempre movida en superficies que varían su inclinación. Como resultado, de estas consideraciones hoy en día la mayoría de conos son de superficie llana. Por lo tanto en la faja se le debe variar la magnitud de cada paso; los pasos iniciales son relativamente largos y las últimas más pequeños. En cambio los conos de perfil hiperbólico (lado izquierdo), una excéntrica es usada en el mecanismo del movimiento de la fija (lado derecho) (ver Fig. 19).
3.3.5.2 Movimiento de la Faja (ver Fig. 20)
El movimiento de la faja es controlado por una rueda ratchet (en el eje 10). En el curso de cada cambio (luego de cada movimiento de la bancada); la rueda ratchet esta permitida para girar medio diente. El tren de engranajes incluye ruedas de cambio y una excéntrica, junto con el paso de la rueda ratchet suelta el cable de acero (1) y permite el movimiento del guiador de faja (5) hacia la derecha. La fuerza requerida para inducir al movimiento del guiador de la faja es inducida por la tensión ejercida por las pesas (7). El diámetro de la bobina se incrementa más o menos rápidamente dependiendo del título de la mecha. La faja debe ser movida a través de sus correspondientes pasos. La cantidad de movimiento, depende en el grosor de la mecha, es modificado por cambios de la rueda ratchet o por sustitución de ruedas de cambios.
Fig. 20 Movimiento de la faja Si se inserta un piñón a la rueda ratchet con menos dientes, la faja se mueve a pasos más largos y viceversa. Cuando la bobina esta completamente llena, la faja debe correrse hacia atrás, el punto de arranque. Actualmente este último movimiento es hecho automáticamente por un motor auxiliar. 3.3.5.3 Barra de Corrección (barra de compensación, varilla de corrección) Si el movimiento de la faja no corresponde al incremento del diámetro de la bobina, entonces debe cambiarse el piñón de la rueda ratchet o la misma rueda ratchet. Los cambios deben hacerse de diente a diente para no sobrepasar el efecto deseado. En muchos casos se requiere de cambios más finos por lo que
varios proveedores las fabrican ahora con barra de compensación. (Fig.21).
Fig. 21 Diagrama funcional de la barra de corrección La barra (1) esta montada en la región del guiador de la faja en forma paralela a este. En la posición 4, su disposición relativa puede variarse y ya no ser paralela. La faja es movida por un cable que pasa alrededor del guiador de faja (5). Si la barra y el guiador de la faja no va en forma paralela y si la inclinación de la barra es la más grande, como se muestra en la figura (2), entonces la rueda (línea punteada) se mueve hacia arriba con el guiador de faja (5). La distancia entre la rueda o rodillo (2) y el punto de anclaje del cable se incrementa de A1 a A2. Esto quiere decir que la extensión del cable es determinada por un movimiento no transmitido completamente al guiador de la faja; en cambio parte de esta extensión es usada en el incremento de la distancia A. Así el movimiento de la faja se hace a pasos más pequeños que corresponden directamente a lo pasado en el cable. El efecto reverso es obtenido si la barra de compensación es colocada en dirección opuesta relativa al guiador de la faja.
El incremento del diámetro de la bobina es en principio una función lineal del número de capas. Pero esa relación puede no ser verdad en la práctica, a causa de que la condición bobinado no sea absolutamente constante. Al inicio de la operación de bobinado, el paso por la mechera suena es enrollada mas fuerte (tubo de la bobina); al final se hace más suave, correspondiendo a la compactación de la bobina, porque el material por si mismo da este formato. Este cambio y otros cambios en condiciones asociadas, pueden dar aumento o variaciones de la tensión durante el bobinado. Para ser capaz de adaptar a estos, la barra de corrección es frecuentemente hecha en varias partes los cuales son regulables unos a otros. El objetivo es que el nivel de tensión se mantenga en el mismo nivel desde el inicio hasta el final del bobinado por medio de la relativa a levantada o bajada de la barra. 3.3.6 Movimiento de la Barra En la bobina, cada espira dé la bobina debe estar adyacente a la siguiente y a todas las capas. Para este propósito el punto donde se coloca la mecha debe ser movida continuamente y se logra moviendo toda la bancada hacia arriba y hacia abajo. Este requerimiento no puede ser permitido de hacia arriba y hacia abajo de las aletas, porque luego la longitud de la bobina no permitida (del tren de estiraje hacia la parte superior de la aleta). Podría variar correspondientemente y el ángulo de salida del tren de estiraje y de entrada a la aleta podría cambiar continuamente. El movimiento del punto de bobinado puede ser efectuado por el movimiento de las bobinas, y este logrado con el movimiento de la bancada. La subida y bajada se hace por medio de soportes dentados. (Fig. 22).
Por consiguiente varios fabricantes montan el porta bobinas en una palanca y mueven la barra en un movimiento hacia arriba y hacia abajo de esa palanca. (Fig. 23).
Las espiras individuales de la bobina deben ser colocadas adyacentemente uno al otro, no solamente en la primera capa sino también en todas las siguientes capas. Como el diámetro de la bobina va incrementándose con cada capa, la velocidad del movimiento de la
bancada debe ser también reducida a pequeñas cantidades después de completar cada capa. Como puede verse, la palanca se mueve. También vía el cono de transmisión (como los husos), pero no vía el mecanismo diferencial. En suma, un mecanismo de reversa debe ser proporcionado tal que la porta bobinas es alternativamente subida y bajada. 3.3.7 Mecanismo formador de la Bobina 3.3.7.1 Tareas Estos dispositivos han efectuado tres tareas importantes durante la operación de bobinado como son: • Movimiento de la faja de los conos correspondiente al incremento del diámetro de la bobina. • El movimiento de reversión de la bancada al final de la subida y de la bajada • Acortar la carrera de la bancada luego de, cada capa formada en las bobinas. El momento requerido como la magnitud de cada cambio depende del titulo y el tipo de material y deben adaptarse estas condiciones por medio del cambio de piñones. En las siguientes secciones, una pequeña descripción de los movimientos en mecheras modernas. En estos diseños, la mayor parte de los cambios de movimientos son efectuados por elementos electro-neumáticos. 3.3.7.2 Movimiento de la faja del cono (Fig. 24)
La parte de la máquina que induce a todos, los cambios en los otros mecanismos son: La pieza metálica (3/7) y las barras (5/6). Este mecanismo logra que la bancada suba y baje con los husos un pin estacionario es golpeado por una de las barras (5/6) golpea hacia
arriba y otro golpea al bajar y en cada golpe choca con un mismo switch (4) que emite un impulso. Cada impulso del micro switch (4) causa la operación de liberación del mecanismo que permite a la rotación de la rueda ratchet a través de medio diente. 3.3.7.3 Movimiento de reversión de la Bancada (Fig. 25 y 26) El movimiento es iniciado en los piñones de reversión (1/2/3). Un electro válvula mueve al eje (9) en forma alternativa de derecha a izquierda cuando se mueve hacia la izquierda engrana en (1) y cuando van a la derecha engrana en (2) conectándose sucesivamente con el piñón (3) es engranado con cualquier rueda de engranaje 1 ó 2 en el eje (10) están montadas las ruedas de engranaje 1 y 2 siempre rotan en la misma dirección. La operación de engranaje (1) ó (2) causa la rotación horaria o antihoraria del piñón 3 y el eje 4. La bancada es correspondientemente subida y bajada vía el piñón 5, piñón 6 piñón 7, y cadena 8.
3.3.7.4 Acortamiento de la Carrera de la Bancada (referido a la Fig. 24) Las barras 5 y 6 van inclinadas. La inclinación es ajustable y corresponde exactamente a los puntos cónicos de las bobinas (ángulo a). Durante el bobinado, la rueda ratchet es acolado en cada cambio y el microswitch es adicionalmente movido a la derecha. Por lo tanto, las bobinas (5) y (6) tapan el microswitch facilitando su accionamiento activando con facilidad el movimiento de reversión. Así se obtiene una continua reducción de la longitud de la carrera de la bancada. Así se construye la parte cónica de la bobina. 3.4 Diseños Especiales 3.4.1 Mechera Saco Lowell "Rovematic" Mientras casi todos los fabricantes de mecheras estuvieron construyendo sus máquinas en el mismo patrón básico, Saco Lowell sacó un nuevo patrón hace varias décadas. Una nueva característica fue la aleta cerrada, sostenida arriba y abajo y accionado en la parte superior. Sin embargo más digna de mención es la eliminación de la bancada. Las bobinas suben y bajan por un sistema de tuercas y elementos de rosca de tornillo en una manera dependiendo solo en las velocidades relativas de estas dos partes. 3.5 Accesorios 3.5.1 Dispositivos de Monitoreo
3.5.1.1 La Necesidad para tales dispositivos Las bobinas de mechera se acumulan en el centro externo, el diámetro se incrementa firmemente. Para la dimensión de cada bobina hay una definida relación entre la velocidad de la bobina, y la velocidad de la bancada. Si una mecha se rompe, la mechera continúa su producción, el diámetro de esa bobina permanece constante y las otras continúan incrementando su diámetro. Si un intento es hacer juntar los extremos rotos de la mecha después de un cierto tiempo, éste extremo siempre se romperá otra vez porque la velocidad periférica de la bobina más pequeña no es tan apropiada en las nuevas condiciones de devanado. Para permitir el bobinado continuo de todas las bobinas después de una rotura, es necesario parar la máquina inmediatamente. Después de ocurrido la rotura la máquina para automáticamente. 3.5.1.2 Mecanismo de paro en la Alimentación de La Cinta El monitoreo en la alimentación es usualmente cumplido por barreras de luz, una luz se emite a un lado de la máquina y al otro lado hay una receptora (fotocelda). El dispositivo es localizado entre el último rodillo transportador de fileta y el tren de estiraje. Si una cinta se rompe o la correa queda fuera, el extremo cae del rodillo transportador pasa a través de la barrera de luz y para la máquina. 3.5.1.3 Mecanismo de paro de la Mecha El monitoreo en la salida del tren de estiraje puede ser también realizado por barrera de luz. En este caso la luz es usualmente dirigido en sentido recto pasando por la parte de arriba de la aleta. Al final de la rotura de una mecha el extremo de la mecha rota esta dando vueltas alrededor de la parte superior de la aleta o llamada "sombrerete" formado en la parte superior de la aleta. Esta interrumpe la luz y por lo tanto para la máquina. Una alternativa es el uso del principio de detección capacitiva en una unidad de monitoreo. La compañía LUWA ofrece un dispositivo con la designación de "paro neumático". El dispositivo esta relacionado con el sistema de succión (Fig. 27 (a)) es una necesidad absoluta para evitar una serie de roturas de mecha a lo largo de la fila de bobinas. Si uno de los extremos rompe, el sistema de succión arrastra la cinta a un gran ducto colector extendido a lo largo de la máquina. Las fibras ingresan a este detector pasando a través de éste en una cámara de filtro en el extremo de la máquina, después pasa al detector capacitivo (Fig. 27 (b)). En el detector hay un campo eléctrico entre los dos electrodos si la fibra pasa a través de este campo, el cambio en la capacitancia genera una señal para parar la máquina.
3.5.2
Aparato Soplador
La mechera no sólo produce una cantidad significante de pelusilla, ella también es continuamente provocada. Esto requiere un esfuerzo para mantener la instalación limpia. Alivia a los encargados al menos en parte de esta agobiante situación, ya que se están incrementando el uso de los viajeros sopladores. Este consiste esencialmente de un fuerte ventilador que se mueve yendo y viniendo en rieles arriba de la máquina. Tubos suspendidos hacia abajo del ventilador, algunos hasta el fondo, y tiene salida de chorro de aire en alturas apropiadas. La corriente de cierre creada para el ventilador es dirigida por chorros en las partes de la máquina. La pelusilla es soplada a cierta distancia del piso y puede ser succionado por un segundo sistema como una manguera, o puede ser cepillado periódicamente a mano (ver volumen 4, la maquina continua de anillos). 3.6 Automatización 3.6.1 El Potencial de la Automatización Mucho de los trabajos requeridos en la mechera es costoso, consume tiempo, físicamente exigente, y ergonómicamente desfavorable. Por fin se incluyen mejoras en las condiciones de trabajo, reducción de errores e incremento en las planificaciones de una mechera (con su doble fila de bobinas dispuestas uno detrás de otro, aletas directamente en la vanguardia y la fileta), es ni mucho menos ideal para la automatización. Sin embargo, avances considerables son esperados en esta área durante los próximos años. Las primeras indicaciones pueden ser percibidas, principalmente en trabajos del Japón. En investigaciones las posibilidades para la automatización, todas las operaciones requeridas deben inicialmente ser tomados en consideración. Cambio de Tacho
La total automatización podría ser muy compleja y podría dar solo menores beneficios porque el cambio ocurre muy poco frecuente. Por consiguiente, el transporte del tacho debería ser a lo menos una parte automatizada. Empalme de la Rotura de la Cinta Esto ocurre aun menos frecuente y es por lo tanto apenas con un valor considerable. Empalme de Roturas de Mechas Esto también ocurre poco frecuente y podría solo ser automatizado con esfuerzo considerable que podría hacerse altamente no económico. Mudada de las bobinas Esto es la mas usada posibilidad de automatización y es ahora retrasado porque la descarga de bobinas es costosa, operación frecuente y ergonómicamente insatisfactorio que tiene una influencia significante en la eficiencia. Un grado de automatización de esta operación ya ha sido conseguido y total automatización es bajo el diseño. Transporte de Bobina Esto es también una opción obvia para la automatización, porque cerca del 60% de los costos en una hilandería usan máquinas continuas de anillos que puedan ser atribuidos a los costos de transporte. En este campo también, por segunda vez desde 1960, los esfuerzos actualmente están siendo hechos para el sistema automático. Por consiguiente en la fábrica. Tales sistemas podrían realmente llegar a ser óptimo en combinación con el transporte y la carga de la fileta en la continua de anillos. Limpieza La limpieza ya ha sido automatizada en gran parte por medio de teleras de limpieza, rodillo limpiador y sistemas de succión en el tren de estiraje, y también soplador circulante que mantiene la máquina limpia. Monitor de la máquina Dispositivos de paro son ahora equipos estándar en mecheras. En esta área la automatización ya ha sido satisfactoriamente alcanzada y la carga en el personal ha sido efectivamente quitada. Monitoreo de la Producción La hilandería de fibras cortas opera con un margen corto de beneficio que es generado en un número de posiciones individuales. Muchos parámetros ejercen una influencia. La materia prima es lo principal, pero el desempeño del personal y la instalación son también importantes.
Lo óptimo es logrado si las máquinas produce día y noche con un mínimo de interrupciones. Una posibilidad para mejorar la eficiencia y tomar esto bajo control es un sistema de monitoreo de producción, tal como el sistema MILLDATA-SLIVERDATA de Zellweger Uster, en el cual las interrupciones en operaciones de todas las máquinas en la instalación de preparación son registradas, evaluadas y abastecidas. Monitoreo de Calidad En contradicción al manuar, donde casi la revisión completa de la calidad puede ser llevada a cabo en la máquina misma, el control de la calidad total en la mechera podría ser muy caro, porque muchas partes de producción tienen que ser vigilado. Mantenimiento y Servicio Mucho pero no todo, ha sido alcanzado en esta área por medio de una lubricación central, diseño de bajo mantenimiento, etc. Varios de los puntos mencionados ya han sido tratados en otra parte del texto. 3.6.2 Mudada De Las Bobinas La mudada automatizada de las bobinas ha sido mostrada una vez por la compañía Rieter, pero ahora tal equipo es ofrecido principalmente por las compañías de máquinas japonesas. El sistema Toyoda es un ejemplo, después que las bobinas han sido completamente bobinadas, estas son bajadas juntas en el carro porta bobinas. En el transcurso de este movimiento, las bobinas se deslizan fuera de la parte superior de las aletas. Una correa sin fin, en la cual las bobinas son llevadas, las bobinas se mueven en una fila hacia el extremo de la máquina, donde en una estación de cambio ellos son removidos de los transportadores y colocados en recipientes para su transporte. En el mismo tiempo, otro dispositivo llevaba tubos vacíos en un transportador circular, el cual desde luego viaja en la parte inferior regresando los husos. Después del ascendido de la porta bobinas en la posición de inicio, un nuevo ciclo de producción es empezado. Cada tubo tiene una cinta adhesiva en la cual el extremo de la mecha se adhiere durante la rotación para que así la mecha este asegurada e inicie el proceso de bobinado. 3.6.3 El Transporte de las Bobinas a la Continua de Anillos (Fig. 28) Sólo los proveedores de máquina japonesa, principalmente Toyoda y Howa, tienen puesto en efecto ésta idea. En el sistema de Toyoda, las paletas (B) se deslizan por el montaje del suelo delantero (C) por medio de una vía amortiguada (D) a una estación de relleno (E). Aquí, un robot coge las bobinas en grupos de 4 en rieles de transporte llevando los correspondientes soportes de espigas. Un pequeño carruaje como transporte se desliza sobre el sistema
derieles (F) montado sobre las máquinas. Este carruaje empuja los porta bobinas vía un segundo amortiguador (G) para alimentar las rieles son localizadas al frente de las bobinas para ser cambiados a las máquinas continuas de anillos (H). La preparación para la carga de fileta es de este modo completo.
3.7 Las Posiciones del Piñón de Cambio de la Mechera (Tomado de la máquina Rieter, Fig. 29como un ejemplo) Discos del Eje Principal (P) Estos discos de accionamiento proporcionan la única oportunidad para regular la velocidad de rotación del huso. Piñón de Cambio de Alimentación (A) Esto influye la tensión en las cintas entre la fileta y el alimentador al tren de estiraje.
Piñón de Pre-estiraje (V) Esto permite el cambio de velocidad de rotación del rodillo central (d2) con lo cual cambia el pre-estiraje con alteraciones simultaneas del estiraje principal. El pre-estiraje debe ser adaptado de acuerdo al material. Piñón de Estiraje Principal (N) Un cambio aquí da variaciones simultáneas de las velocidades de rotación de los rodillos central (d2) y alimentador (d3). Porque la rotación del rodillo de salida (dl) permanece sin alteración, el piñón de estiraje es alterado, como es el total de estiraje. Piñón de Torsión (D) El reemplazo de este piñón de una variación de todas las velocidades, excepto de las aletas. Porque la torsión de la mecha aumenta de la relación entre la rotación de la aleta y la velocidad de salida, un cambio en el nivel de torsión aumenta con la regulación aquí.
Piñón de Cambio de Ascenso (W) La velocidad de ascenso del porta bobinas es influenciada por este elemento, de aquí que la densidad de la capa de las espiras en la bobina sea influenciada. Un piñón debe ser escogido tal que las espiras de la primera capa tienden a cercarse uno a otro y prácticamente esconde el tubo. También las espiras deben ser dispuestas estrechamente adyacentes, para no encima de cada uno. De esta forma la bobina esta hecha para ocupar todo el material. Piñón de Cambio Auxiliar (H, G) Esto es un cambio de torsión auxiliar para que adopte el nivel de torsión dentro de los rangos. Piñón de Cambio Auxiliar (F,E) Estos son para el piñón de cambio de ascenso y otra vez permitir regulaciones por encima de los rangos. Piñón de Cambio del Cilindro Cónico (K) Si el diámetro de este tubo es alterado, la velocidad de inicio de la bobina debe ser adaptada correspondientemente. Porque la rueda ratchet no ha sido operada en este estado, la adaptación no puede ser efectuada por medio del mecanismo formador de la bobina. La posición de inicio de la faja de los conos puede ser cambiada o cuando esto no es tan largo posible, otro piñón de cambio del cono puede ser sustituido. Piñón de Cambio o Rueda Ratchet (S) Esto determina la cantidad por lo cual la faja es movida en cada operación de la ratchet y por lo tanto debe ser adaptado precisamente para incrementar el diámetro de la bobina. 3.8 Datos Técnicos (Valores Normales) Huso por máquina
60 – 120
Velocidad de rotación del huso (rPm)
Encima de 1600
RPM del huso Título de cinta (Ktex)
3.8 - 5.5
Título de mecha (Tex)
200 – 1200
Estiraje
5 – 22
Doblaje
1
% de desperdicios
1
Peso de la bobina (Kg)
Encima de 3
3.9 Apéndice La uniformidad de la mecha en fibras de longitud corta esta demostrada en las figuras comparativas en la tabla 2, del Uster Zellweger. Tabla Comportamiento de la Uniformidad (datos de Zellweger Uster) Porc enta je de toda s las plan tas de hilat ura
CARDADA Me che ra Ne 1 Tex 29 5
PEINADA Me che ra Ne 1
Me che ra Ne 1
Me che ra Ne 1
Me che ra Ne 1
Me che ra Ne 1
Tex 29 5
Tex 29 5
Tex 29 5
Tex 29 5
Tex 295
COEFICIENTE DE VARIACIÓN, CV% 5
5.0
5.6
6.3
3.5
3.6
3.7
10
5.4
6.0
6.8
3.8
4.0
4.3
25
6.1
6.7
7.9
4.3
4.5
4.7
50
7.3
7.9
9.1
5.1
5.4
5.6
75
8.7
9.4
6.4
6.8
7.1
90
10. 2
11. 0
11. 0
8.0
8.5
9.0
8.6
9.1
9.8
11. 6
12. 7
95
IV.
INNOVACIONES TECNOLOGICAS 4.1 EN MARZOLI:
13. 0 13. 9
4.1.1 Mechera FTSDN En el 2007 Marzoli sometió a ensayos, y comenzó la producción, de su mechera modelo FTSDN la cual presenta las nuevas innovaciones tecnológicas: -
Se ofrece con o sin automudador
-
con aletas de 6" x 16"
-
hasta 192 husos, para una longitud total de 24 metros
-
Ahorra espacio de piso. -
Reduce el consumo anual de repuestos.
Simplifica el sistema de transporte de las bobinas y, por consiguiente, estimula la automatización de la hilandería. mudada automática con bobinas de recogida y carga de tubos de vacío hacia arriba. La conexión a las bobinas totalmente automático y el transporte los tubos de vacío sistemas con intercambiador en el cabezal menor consumo de energía gracias a su sistema de transmisión independiente a varios motores. Bobina programable desde el panel de control con la optimización de la formación tensión itinerante para cada proceso. formación de velocidad programable de la canilla, relacionados con la tensión itinerante para obtener bobinas siempre perfecto en todas las condiciones de trabajo. Máquinas de unidades con motores programables por el propietario de francos en condiciones de garantizar la máxima flexibilidad de trabajo y la parada controlada de la máquina en caso de la falta de tensión. Automático de la pieza por la mecha al comienzo de la canilla después de la mudada.
-
Panel de control con pantalla gráfica.
-
reducción en el tiempo de cambio de lotes.
Los elementos de la máquina convencional, tales como el engranaje de los conos, el mecanismo del formador y los engranajes de cambio mecánico son reemplazados por mandos eléctricos separados para el sistema de estiraje, las aletas, las bobinas y el riel portabobinas. Parámetros tecnológicos tales como la torsión, la tensión de la mechera, la formación de la bobina, el movimiento del riel portabobinas y la velocidad de las aletas son ajustados directamente en el panel de control de la máquina. 4.2 EN RIETER
Las mecheras RIETER más sofisticadas del momento son las F15 y las F35. Y ofrecen las siguientes innovaciones tecnológicas: -
Son de fácil manejo, alta fiabilidad y flexibilidad.
Hasta 160 puntos de hilatura, lo cual hace que la productividad de la maquina aumente. -
Poco espacio ocupado con la separación de 110 mm entre los husos.
-
Concepto de maquina abierto, rediseñado para mejorar accesibilidad
Y operación simplificada. -
Entrada de parámetros de trabajo importantes directamente en el
panel. -
Vigilancia electrónica y regulación de la tensión de las mechas
durante la formación entera de la bobina. -
Vigilancia de roturas de mecha con célula fotoeléctrica o, como
solución optima, con sensores en cada punto de hilatura. -
Brazos guiadores con carga neumática para presión uniforme y
máxima uniformidad de las mechas atraves de la maquina entera. -
Rodillos con accionamiento positivo en la fileta de alimentación para
la extracción de cintas sin deslizamiento, sin estirajes falsos -
Mecheras con doffer automático.
-
Tiempo de mudada muy corto (menos de dos minutos) gracias al
perfeccionamiento del doffer. -
Combinación optima con Rieter SERVOtrail- transporte automático de
las bobinas de mecha entre mechera y maquina de hilar a anillos. -
velocidades hasta 1500 m\min
En caso de una falla de la corriente está asegurado un paro controlado de la maquina. -
no hay paros falsos debido a pelusas.
Panel de servicio sencillo y comprensivo que presenta graficas que facilitan la operación. La mudada es facilitada por un dispositivo auxiliar que baja del carro de bobinas, con las bobinas llenas, y además lo gira hacia fuera en posición inclinada. -
tiempo de mudada más corto (menos de 2 minutos).
-
mayor uniformidad mediante la regulación de la tensión de la mecha.
