Formación de Tejidos Planos: Sistemas de Calada

Los fabricantes de máquinas de tejer han introducido numerosos avances significantes para uso en la tejeduría y la preparación a la tejeduría. Estos avances incluyen mandos de huso individual en el devanado; urdidoras de muestra más rápidas que permiten un amplia gama de colores; un alto nivel de automatización en el urdido indirecto, con remetidos y anudados más rápidos e inteligentes; cambios de estilo rápidos; cambios de diseño automáticos; poderosos mandos de máquinas de tejer; densidad variable de la pasada; velocidad variable del telar; sistemas de control que se adaptan para el manejo de la tobera de aire principal y auxiliar para reducir la energía en la tejeduría a chorro de aire; monitorizado en el telar de la ca-lidad del tejido; y control individual de los marcos y de los hilos de urdimbre en la tejeduría con dobby y jacquard, entre otras innovaciones. Estos desarrollos permiten la creación de un tejido a alta velocidad y con una mejor calidad y versatilidad.
 

Figura 1: La versión comercial de la Unished 2 de Grosse montada directamente en el marco de una máquina de tejer.

Innovaciones en dobby
El movimiento de la calada del dobby controla el movimiento de un gran número de marcos. A medida que se incrementa el número de marcos, se aumenta también la carga en el motor que impulsa todas las partes en movimiento conectadas a los movimientos esenciales de la tejeduría — la apertura de la calada, la inserción de trama, el movimiento de ajuste del batán, y el control de la urdimbre y el tejido — así como los movimientos de tejeduría secundarios — paro de la trama, paro de la urdimbre, selección de la trama, hilo de gasa de vuelta, e hilos retenidos.

Cuando el proceso de tejeduría se detiene por alguna razón — rotura de hilo, rotura de urdimbre, o cualquier otro paro — existe el potencial para defectos de marcas de arranque. Cuando la tejeduría se reanuda de nuevo, el motor inicialmente tiene que superar la inercia de las partes pesadas en movimiento de la máquina, y la velocidad fijada para la máquina no se alcanza inmediatamente.

Por consiguiente, la fuerza de ajuste de la trama o golpe del batán es más débil y la nueva pasada no se ve forzada en la longitud necesaria y permanece ligeramente alejada de la línea de la tela creando un defecto de marca de arranque. Innovaciones desarrolladas por los manufactureros de máquinas de tejer y por los productores de sistemas de calada ofrecen soluciones para evitar los defectos de marcas de arranque así como otros beneficios.
 

Figura 2. Ilustración mostrando el principio de formación de la calada de la Unished.

Usando un solo mando para toda la máquina de tejer, Lindauer Dornier, de Alemania, fue la primera firma en introducir un sistema para eliminar los defectos de marca de arranque. La empresa exhibió su sistema SyncroDrive por primera vez en la ITMA 2007 de Munich, Alemania. Este mando se enfoca en la estabilidad de la velocidad rotacional del motor. El SyncroDrive separa el mando de la gran masa del dobby en el momento de arranque de la máquina, y luego engrana el sistema de calada del dobby después de que se ha superado la inercia de otras partes en movimiento. Esto permite que la máquina de tejer pueda alcanzar la velocidad fijada de antemano durante el primer ciclo de tejeduría después del arranque y antes del ajuste de la calada, eliminando así las marcas de arranque.

La firma Stäubli, basada en Suiza, fue la primera en buscar el desarrollo de un sistema de dobby con control individual de cada marco. La UNIVAL 500 — que usa poderosos actuadores, uno para cada marco, para controlar el movimiento de los mismos — y que es una expansión del concepto UNIVAL 100 de la compañía. La dirección de rotación de los actuadores determina cuál marco va ser subido o bajado para formar una calada de acuerdo al diseño del ligamento de tejido.

En la ITMA 2011 de Barcelona, España, la firma Toyota Industries Corp., de Japón, se unió a la competición por el control individual de los marcos de los sistemas de calada de dobby. La compañía llamó su sistema “E-She” para el sistema de calada electrónico.

La firma Mageba Textilmaschinen GmbH & Co. KG, de Alemania, exhibió también su máquina de tejer de lanzadera angosta, modelo SL-MT 1/180, combinada con un sistema de calada por dobby. En este sistema, un motor separado acciona cada marco. De esta manera, cada marco se puede elevar o bajar a diferentes niveles para formar caladas múltiples y para permitir la inserción de tramas múltiples.

Beneficios del control individual
El mando de marco individual permite una fácil sincronización de la calada e independencia de la sincronización de otros eventos, al mismo tiempo que sincroniza todos los eventos para trabajar en armonía durante un ciclo de tejeduría dado. El sincronizado de la calada en un movimiento de calada tradicionales rígido y está fijado para cada ciclo de tejeduría. El control individual del marco hace que sea posible sincronizar la calada de manera diferente para cada ciclo de tejeduría si así se desea.

Así por ejemplo, en la tejeduría de tejidos con una mezcla de hilos de trama diferentes — algunos con contenido de spandex y otros sin spandex — el sincronizado de la calada para el primero requiere que la primera calada reúna estos hilos antes del golpe del batán, de modo que queden seguros y adheridos para prevenir que el tejido de spandex se vuelva hacia atrás y cause mayores defectos en el tejido. Con esta innovación, se pueden tejer con facilidad hilos de spandex de alta elasticidad.

En general, la calada temprana no es algo deseado debido a las fuerzas de arrastre de la trama en los hilos de urdimbre cruzados, ya que esto produce abrasión y debilita la urdimbre y los hilos de trama. Los hilos sin spandex se pueden sincronizar en una calada normal en donde los hilos de urdimbre son igualados durante el ajuste de la trama. La combinación de calada temprana y calada de tiempo normal es útil cuando se tejen pasadas de diversas densidades en donde una o más de las densidades de pasada son fijadas a un máximo y las otras densidades están a valores menores que el máximo. La calada temprana es requerida para los listados de densidad de pasadas máximas.

En los sistemas de dobby tradicional, hay un electro-magneto y varios eslabones para cada marco. En la calada de dobby con control de marco individual, se eliminan los electro-magnetos y los eslabones. Además, se reduce la carga del motor principal que acciona los otros mecanismos de tejeduría. Esta combinación permite reducir de manera significante el ruido y la vibración, al mismo tiempo que se incrementa la velocidad de tejeduría.

Una de las razones para limitar el número de marcos en el dobby tradicional fue la preocupación por una carga significante en el motor, lo que podría limitar la capacidad de diseño. Esto no es un problema con el control de marco individual. Stäubli ofrece su UNIVAL 500 con más de 50 marcos. Con tan elevado número de marcos, se pueden crear diseños de dobby intricados, que no era posible antes.
 


Figura 3. La versión comercialmente disponible de la Unival 100 de Stäubli.

Debido a cada marco se puede subir o bajar a diferentes alturas para cada pasada si es necesario, se pueden producir ligamentos con flotaciones más largas antes de la siguiente intersección. La altura de un marco se puede controlar para absorber la flojedad del hilo o hilos flotados hasta que la intersección del ligamento recoja la longitud extra de los hilos flotados. Esto es una ventaja en términos de complicación de los diseños.

En la tejeduría de tejidos de rizo, la configuración de la calada requiere el ajuste de los marcos que controlan los hilos de pelo de manera diferente a los ajustes de los tejidos estándar. Los marcos para los hilos de pelo se deben elevar más que la calada superior de los hilos de fondo, y se deben bajar más que la calada de fondo de los hilos de fondo. Tales ajustes requieren ajustes mecánicos de los marcos de pelo en la calada de dobby tradicional. En el caso de marcos de control individual, esto se puede hacer de manera automática por medio del controlador que acciona el marco de pelo, y el cual puede ser típicamente una interfaz de pantalla sensible al tacto.

Innovaciones en sistemas jacquard
Hasta la década de los 1980s, los sistemas de jacquard mecánico se encontraban comúnmente en ajustes industriales, y todavía existen en los países en desarrollo. Estos sistemas tienen muchas partes: cilindro, tarjetas de diseño, agujas, resortes de aguja, ganchos, cordones con cuello, cordones de marcos, alambres de lizos, y resortes de retorno para cada cordón de marco. Las partes trabajan en armonía para la selección de ganchos, y por lo tanto, los hilos de urdimbre que se van a subir o bajar para cada calada de acuerdo al diseño del ligamento que es registrado en las tarjetas de diseño perforadas.

Las partes de la cabeza jacquard se mueven a través de un mando conectado al motor principal de la máquina, lo que agrega más complicaciones debido a que cada máquina de tejer tiene una diferente configuración de motor, que requiere diferentes conexiones a la cabeza jacquard. El elevado número de piezas mecánicas de las máquinas jacquard, junto con su masa pesada y complicados movimientos, limitó las velocidades de tejeduría hasta el punto de que el jacquard no era compatible con la tejeduría sin lanzadera a alta velocidad.

La capacidad del jacquard tradicional, ya sea mecánico o electrónico, era limitada, ya que requiere atados de marcos y la tejeduría de varias repeticiones de diseño, ya sea pequeño a mediano, a través del ancho del tejido. Esto representó desafíos para la innovación y la flexibilidad de los diseños. El tamaño estándar o capacidad de las máquinas jacquard varió de 448 a 1.792 ganchos. Un tipo de atado de marcos dado — derecho, centro, orillado, o mezclado — ha permanecido sin cambio durante mucho tiempo debido a que su construcción requiere mucho tiempo.

Por esta razón, un diseñador jacquard tiene que ajustar patrones a los atados de marcos existentes. Los fabricantes de máquinas jacquard respondieron a este desafío de la capacidad de diseño con la introducción del control individual de los cordones de marcos (o hilos de urdimbre), y con una capacidad extra. En las máquinas jacquard de gran capacidad ofrecidas por Stäubli, el número de ganchos puede alcanzar hasta 18.432. El control individual del hilo de trama y las máquinas jacquard de gran tamaño permiten la creación de diseños o patrones de gran tamaño y gran complejidad, así como un diseño grande a través de todo el ancho del tejido, o varios diseños de tamaño pequeño a mediano a través de todo el ancho del tejido.

Unished de Grosse
La primera versión de la máquina Unished de Grosse fue exhibida en la ITMA 1999 como un prototipo. Esta máquina, conocida como la Unished 1, fue mostrada de nuevo en la ITMA 2003 con pocas mejoras. En la ITMA 2007, se exhibió el modelo Unished 2 con muchas más mejoras, y aproximadamente dos años más tarde la máquina estuvo disponible comercialmente.

En la Figura 1 se muestra la versión comercial de la Unished 2 montada directamente en el marco de la máquina de tejer y tejiendo un diseño de gran tamaño a través de todo el ancho del tejido. En la Figura 2 se ilustra el principio de formación de la calada de la Unished.

La configuración de la Unished llevó a la eliminación de cordones de marcos, imanes, ganchos, poleas, resortes, y la grúa. En la ITMA 2011, la Unished 2 fue mostrada en el stand de Tsudakoma instalada en una máquina de tejer a chorro de agua, el modelo ZW8100. Esta fue la primera vez que se combinó una máquina de tejer a chorro de agua con un sistema de calada jacquard en la ITMA.

UNIVAL 100 de Stäubli
En la ITMA 2003, Stäubli introdujo la UNIVAL 100 en sus configuraciones comerciales (Ver Figura 3). En la Figura 4 se ilustra cómo se forma la calada en este sistema. En la figura a la izquierda, un actuador — un motor de paso extremadamente pequeño, llamado JACTUATOR por Stäubli — es mostrada en el momento en que selecciona el cordón del marco, el hilo de urdimbre, para la calada superior. La imagen de la derecha muestra un actuador con su hilo de trama seleccionado para una calada inferior. En este sistema, se eliminan los imanes, los ganchos, las cuchillas, y las poleas.
 

Figura 4. Arriba se muestra el Jactuator de Stäubli – una característica de la Unival 100 – en el momento de selección de un hilo de urdimbre para la calada superior; abajo, se muestra el Jactuator en el momento de selección de un hilo de urdimbre para la calada inferior.

En la ITMA 2003, la UNIVAL 100, con una capacidad de 7.920 ganchos, fue montada en un telar Picanol OMNIplus-6-J 250 y se demostró tejiendo tejidos para colchones y para manteles de mesa, en donde el diseño se podía cambiar en un momento a una velocidad de 1.025 pasadas por minuto y una inserción de trama de 2.460. Esta velocidad de inserción de trama es la más alta en la historia de la tejeduría con jacquard. Con esta tecnología, los tejedores pueden fabricar diseños jacquard complicados a la velocidad con que se fabrican los tejidos corrientes.

La configuración de la UNIVAL 100 es modular, lo que permite que la capacidad se pueda variar de un número de cordones extremadamente pequeño, para tejidos angostos, y tejidos de etiquetas, a un número extremadamente grande para tejidos de gran anchura. La UNIVAL 100 está disponible en capacidades de hasta 20.480

Jactuatores
Con la UNIVAL 100, el cliente puede optimizar la calada de cada inserción de trama, dependiendo de la calidad y tipo de hilo que se esté usando. La UNIVAL permitirá que el usuario pueda elevar o bajar toda la calada o un marco individual en un momento, para obtener una apertura perfecta.

Debido a que no hay que usar cuchillas para elevar los hilos a la misma altura de la calada, la UNIVAL ofrece un verdadero control individual del hilo de urdimbre. Esta característica provee mayores oportunidades para los tejedores. Con tal sistema, se pueden formar varias caladas, permitiendo la tejeduría de tejidos de pelo cara a cara, así como estructuras tridimensionales (3-D), incluyendo pre-formas ortogonales 3-D para aplicaciones de productos compuestos. Más detalles sobre las oportunidades de la tejeduría 3-D serán analizados en la parte dos de este artículo. 
 


El Dr. Abdel-Fattah M. Seyam es profesor en el Colegio de Textiles de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Departamento de Manejo de Textiles y Confecciones. Este artículo está basado en una disertación del Dr. Seyam durante el Foro Textile World 2014 a la Innovación Textil. Para lecturas adicionales y más información técnica detallada sobre los sistemas de calada, por favor lea el artículo online en TextileWorld.com para una lista de recursos



Marzo-Abril de 2015
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