E
n la mayoría de los casos, los costos de la materia prima son más del 50% de los costos
totales de la manufactura en una fábrica de hilandería. Por consiguiente, es de interés fundamental
que el hilandero conozca y monitorice las características de calidad de las fibras para reducir los
costos y optimizar el proceso de hilatura.
Los sistemas electrónicos para el manejo de la calidad son capaces de reducir la cantidad de
materia prima a todo lo largo del proceso de hilatura.
Con la medición precisa de los hilos, las mechas y las cintas en los últimos 60 años, los
fabricantes de máquinas de hilatura mejoraron el proceso de hilatura y redujeron las variaciones de
masa en los conjuntos de fibras. Este mejoramiento fue una oportunidad no solo para incrementar la
productividad, sino también para reducir considerablemente los costos de la materia prima, lo cual
contituye el interés básico de todo hilandero.
Por consiguiente, las hilanderías han tenido siempre un interés considerable en conocer las
características de calidad de las fibras, para reducir los costos y optimizar el proceso de
hilatura.
Sesenta años de electrónica textil
El año 2008 marcó el 60avo aniversario de la electrónica textil – seis décadas durante las
cuales la firma suiza Uster Technologies AG ha desempeñado un papel importante en el mejoramiento
de la tecnología de medición en la industria textil. La compañía celebró el 60avo aniversario del
primer instrumento para la medición de la uniformidad del hilo, con una recepción y una gran torta
de cumpleaños en Shanghai, durante la feria ITMA Asia + CITME 2008.
Las primeras hilanderías mecánicas comenzaron a funcionar a finales del siglo 18. Sin
embargo, durante más de 150 años, la industria textil contó con pobres instrumentos para la
medición. Los hilados tenían que ser revisados visualmente, ya sea estirando unos pocos hilados
manualmente, o inspeccionando los mismos en el famoso tablero manual.
En la Tabla 1 se muestran los dramáticos mejoramientos en la productividad de las mecheras y
la reducción de la desigualdad del hilo durante el mismo periodo. Las líneas para los títulos Ne 20
y Ne 60 en la Tabla 1 fueron derivadas usando marcas de calidad Uster® Statistics durante los
últimos 50 años.
La uniformidad promedia de un hilo de algodón peinado se redujo de un coeficiente de
variación (CV) de 20.2% en 1957 a un CV de 13.7% en el 2007. Durante el mismo periodo, la
productividad de la maquinaria de hilatura se pudo incrementar considerablemente.
Historia de la electrónica textil
Entre 1935 y 1945, el progreso en electrónica fue enorme debido a tremendos esfuerzos
realizados por la industria para producir sofisticados equipos militares. Estos nuevos componentes
electrónicos fueron aplicados después de la II Guerra Mundial para toda clase de mejoramientos en
la tecnología de medición.
Una área de aplicación fue en la industria textil. En 1950, se requería 30 minutos solo para
determinar la longitud de la fibra con la ayuda de un aparato de diagrama de fibras cortadas
alineadas desde la cabeza hasta la cola. Con los modernos sistemas para el ensayo de fibras, se
pueden determinar más de 10 características en unos pocos segundos.
Uster desarrolló su primer instrumento para el ensayo de la uniformidad entre 1944 y 1948.
Unos pocos años después, Spinlab, una pequeña empresa en Knoxville, Tenn., desarrolló el primer
instrumento de medición electrónico para la determinación de la longitud de fibras de algodón.
Figura 2. Revisuíion visual en el tablero-manual, 1945.
Semiconductores causan gran revuelo
Dos grandes avances en la electrónica textil fueron la disponibilidad de los semiconductores
como amplificadores de señales, y el desarrollo de los primeros transistores en 1949.
Puesto que los transistores eran mucho más pequeños que los tubos de vacío electrónicos,
este avance sirvió como base para el desarrollo, 19 años más tarde, de sensores en línea más
compactos. El primer ensayador de la uniformidad del hilo podía determinar las variaciones de la
masa en los hilos con un sensor capacitivo. Esta variación en la masa era registrada por medio de
un registrador de tinta.
En 1951, Uster introdujo un ensayador automático de la resistencia del hilo, y el cual
permitía mediciones sistemáticas de la resistencia en el punto de rotura y de las variaciones de la
resistencia.
Un salto quantum en el ensayo de la resistencia del, hilo fue la introducción, en 1992, del
ensayador de resistencia de alta velocidad Uster Tensojet, que realiza 30.000 ensayos por hora. Con
este sistema, fue posible por primera vez reconocer lugares débiles aislados en los hilos. Estos
puntos débiles son frecuentemente la razón para tener cabos rotos en las máquinas de tejer.
Figura 3. Uster exhibió su primer ensayador de uniformidad con un sensor en la ITMA Asia +
CITME 2008.
Sistema de manejo de la calidad
La aplicación de un sistema completo para el manejo de la calidad (QMS) en todos los
procesos de producción del hilo ayuda a reducir el desperdicio y por lo tanto ahorra dinero.
La introducción de máquinas de hilatura automática en el proceso de hiltura por anillos a
principios de la década de los 60 aceleró el desarrollo del primer sistema de monitorizado de esta
máquina. El purgador de hilo electrónico, desarrollado por Uster, permitió la identificación de
lugares gruesos problemáticos y el reemplazo de los mismos por un nudo. El sistema de datos en la
máquina de bobinado podía monitorizar todos los purgadores.
En 1968, Uster introdujo el sistema de clasificación Uster Classimat para el análisis
detallado de los lugares gruesos problemáticos. Con este sistema, se podia determinar cuáles
lugares gruesos debían ser eliminados por la máquina bobinadora.
Con los defectos clasificados y la curva de purgado, el director del salón de bobinado podía
determinar el número de cortes requeridos por cada 100 kilómetros para eliminar los defectos más
problemáticos, y, por consiguiente, mejorar la eficiencia de la máquina.
Figura 4. La actual generación de ensayadores de uniformidad, Uster Tester 5, está equipada
con seis sensores.
Salón de apertura
A principios de la década de los 70; el salón de apertura, que requiere gran cantidad de
mano de obra, fue automatizado con la introducción del sistema de alimentación por vertedero
inclinado (chute). La alimentción de copos al azar en las cardas había causado mayores variaciones
en la masa de la cinta de carda. Uster respondió con un exitoso sistema de autoigualado de la
carda, el cual fue eventualmente aplicada también a los manuares.
La meta de un sistema QMS en el salón de apertura es minimizar las fibras cortas y los
botones (neps) y reducir la desigualdad en la cinta. A mediados de la década de los 70, fueron
desarrollados sistemas de datos para las hilanderías con el propósito de monitorizar todas las
posiciones de producción en la preparación de la hilatura, en la hilatura y en el bobinado.
Las cintas en la preparación de la hilatura fueron monitorizadas permanentemente en relación
con su uniformidad y desviaciones del título. Si se excedían las características de calidad
predefinidas, una lámpara de alarma dirigía la atención del operario hacia la posición que estaba
funcionando incorrectamente.
Otro sistema de datos servía para monitorizar todos los husos de una máquina de hilatura por
anillos. Para este propósito, un sensor se movía a lo largo del riel porta-anillos y revisaba el
número de rotaciones de cada curso de anillo.
Si el cursor se detenía, ésto indicaba un cabo roto. Si el cursor no se movía a la velocidad
nominal, ésto indicaba un huso lento. Puesto que el 10% de los husos producía el 50% de todos los
cabos rotos, era de un gran interés reparar o limpiar estas posiciones.
Instrumento de alto volumen
Un gran desarrollo a mediados de la década de los 70 fue la instalación del Instrumento de
Alto Volumen (HVI por sus siglas en inglés) para la clasificación del algodón en los Estados
Unidos. Este desarrollo fue el resultado de la cooperación entre el Departamento de Agricultura de
EE.UU. y la industria electrónica del país norteamericano, después de varios años de intensos
estudios.
Con este sistema para el ensayo de atados de fibras, todas las características importantes
de calidad podrían ser determinadas en cuestión de segundos. Este instrumento también ha impulsado
la aplicación del ensayo de fibras como una herramienta para mezclados óptimos en las hilanderías.
Uster adquirió las dos compañías involucradas en estos desarrollos en 1990 y 1993.
En 1993 se introdujo un dispositivo para el ensayo de una sola fibra, el Sistema Uster de
Información Avanzada de la Fibra (Uster Afis). Este instrumento de medición permitió por primera
vez el conteo automático del número y tamaño de botones. Funciones adicionales de este instrumento
son la determinación de la longitud de la fibra y el contenido de fibras cortas, basada en un
diagrama de fibras cortas alineadas, y también la madurez y diámetro de las fibras.
Desde 1997, un sensor para el ensayador de uniformidad es capaz de medir precisamente el
polvo y las partículas de tabaco restantes en los hilos. Este sensor hace que sea posible por
primera vez el monitorizado de la eficiencia de cardado, peinado e hilatura a rotores open-end. En
el mismo año, se integró un sensor óptico en el ensayador de uniformidad. El sensor puede
determinar el diámetro del hilo, la variación del diámetro, la uniformidad a longitudes de corte
muy cortas, y la desviación de una sección cortada circular.
Estándares
Con el fin de comparar las características de calidad en el laboratorio de hilatura con
aquellas en el salón de producción, Uster estableció varios estándares. La primera Uster Statistics
fue introducida en 1957. La evaluación de miles de muestras en todo el mundo ha mostrado que el
número promedio de botones es igual a 300 botones por gramo para una longitud de fibra de 28 mm.
Las mejores muestras de algodón tenían solo alrededor de 120 botones por gramo, y las
muestras de algodón con las cifras más altas tenían 450 botones por gramo. En algodón de fibra
larga, se miden menos botones debido a que una cantidad considerable de este algodón se somete al
proceso de despepitado por rodillos.
Estas estadísticas – por ejemplo, la medición de los botones, el tabaco, el polvo y la
madurez de las fibras – están ahora disponibles para toda clase de fibras de algodón.
El objetivo en el cardado, estirado y peinado es el de reducir los botones y el contenido de
fibras cortas así como la obtención de una cinta más uniforme. Los botones degradan
considerablemente la apariencia de los tejidos. Los botones no existen en los capullos de algodón
sino que son producidos por los procesos de despepitado, apertura y limpieza del algodón.
Existen dos clases de botones: botones de fibra, definidos como un enredo de fibras formado
bajo tratamiento mecánico; y botones de cobertura de semillas, fragmentos de semillas de algodón
con fibras restantes. Estos son producidos principalmente en el despepitado, cuando las fibras son
separadas de las semillas de algodón.
El tabaco y las partículas de polvo son partículas foráneas que son en su mayoría parte de
la planta de algodón, tales como fragmentos de hojas o tallos. Estas partículas deben ser extraídas
durante los procesos denominados despepitado y de hilatura.
En el despepitado, el objetivo es el de minimizar el impacto destructivo del despepitado
mismo y reducir la formación de fibras cortas y botones.
La madurez de la fibra es un parámetro importante de calidad del algodón. Para calcular la
cantidad de fibras inmaduras, la sección transversal de las fibras tiene que ser comparada con una
fibra de la misma circunferencia, pero con una sección cortada circular. El contenido de fibras
inmaduras es el porcentaje de todas las fibras dentro de una muestra de algodón que tiene una
sección transversal que cubre menos del 25% de las fibras que tienen la misma circunferencia y una
sección cortada circular.
Perspectivas
El cambio de procesos manuales automáticos en la industria textil ha impulsado a menudo
nuevos desarrollos en la electrónica textil para el monitorizado de máquinas particulares. La
actual generación de instrumento Uster Tester 5 tiene seis sensores para una especificación precisa
de los hilos.
El sistema de laboratorio es capaz de determinar la uniformidad, el número de lugares
delgados, los lugares gruesos y los botones, las variaciones periódicas de la masa, la curva de
variación de longitud, la vellosidad, las restantes partículas de polvo y tabaco en los hilos; el
diámetro del hilo y variación en el diámetro, la redondez, la densidad, el número de fibras
foráneas, y el título.
La tecnología de hilatura de la actualidad no permite todavía la producción de hilados
libres de defectos. La mayoría de las hilanderías han instalado sistemas de monitorizado, ya sea en
las máquinas a rotores o en las máquinas de bobinado para eliminar tales defectos.
Noviembre-Diciembre de 2008
