Irregularidades Materiales Textiles
Irregularidad del material textil Nunca como hoy se habían exigido tanto de la fabricación de hilos. Estos en su mayor parte se fabrican con maquinas modernas y están sometidos a un intenso control de calidad mediante dispositivos de regulación se puede simplificar el proceso de producción y se utilizan modernos dispositivos mecánicos y electrónicos de control con el fin de que el producto final quede entre unos límites aceptables previamente fijados, pero en todas la fases del proceso de hilatura pueden todavía surgir en los hilos defectos de diferentes formas y tamaños , que si es posible hay que eliminar antes que el hilo se transforme en géneros de punto y tejido plano . Sabemos que las propiedades físicas de los materiales están sujetas a variaciones de resistencia, diámetro etc. Pero la que debe ser estudiada es la variación de masa (peso) por unidad de longitud (Irregularidad). Se llama irregularidad a la variación de masa de los materiales salientes de las diferentes maquinas usadas en la transformación de la materia prima en hilos, producir un hilo uniforme es un problema .Se trata de encontrar sistemas para producir hilos de mayor regularidad en función de las necesidades del mercado. Naturaleza de la irregularidad Las propiedades físicas de los materiales están sujetas a variaciones de resistencia, diámetro, etc., pero la que debe ser estudiada, es la variación de masa (peso) por unidad de longitud.
Que se refleja en el diagrama de masa
Suponiendo que la irregularidad de un hilo, tenga los siguientes resultados T1, T2, T3, T4, etc. , el promedio (x) del espesor del hilo será: .
X
T1 T2 T3 ... Tn n
La diferencia entre el valor individual T y el valor medio se determinan estadísticamente para obtener el coeficiente de variación (CV %).No es usual expresar las variaciones del material en unidades de medida, es decir, milímetros o pulgadas, si no como infinidad de pequeñas longitudes, en términos de densidad lineal es decir tex. denier , mtex. Si consideramos un hilo, con una serie de pequeñas longitudes “i” cada una de ellas tendrá su propio diámetro; es decir, su propia densidad lineal, así como su variación desde el valor medio, que será el coeficiente de variación del hilo.
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Irregularidades Materiales Textiles Principio de irregularidad El método ideal, para medir las variaciones de la masa por unidad de longitud, consiste en pasar el material entre dos placas de medida, a una velocidad establecida; tal como se muestra esquemáticamente.
Los regularímetros de masas modernas, aplican la tecnología digital a base de microprocesadores en el tratamiento de la señal electrónica para determinar y registrar la irregularidad de masa de cintas, mechas e hilos. Una instalación de regularimetria de masa completa consta de un medidor de las variaciones instantáneas de masa, con su registro grafico, un contador de los defectos presentes en el hilo y un indicador del espectrograma que indica la presencia de defectos de cinta, mechas e hilos y permite su eliminación. En nuestro laboratorio contaremos con el equipo Uster Tester 4, equipo de última generación que permite un análisis detallado y preciso de las variaciones de masa que ocurren en los diferentes materiales textiles. (Ver figura) Versiones Se fabrican dos versiones básicas de este equipo; una apropiada para cintas, mechas e hilos de fibra cortada y otra para hilos de filamento. Cada versión básica está disponible en diferentes presentaciones USTER TESTER 4-S (Tipo S) para cintas, mechas e hilos sencillos y retorcidos de fibra
VERSIÓN ESTÁNDAR VERSIÒN CON FUNCIONALIDAD REDUCIDA
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Uster Tester 4-SX/A
Versión automática
Uster Tester 4-SX/M
Versión manual
Uster Tester 4-SE/A
Versión automática
Uster Tester 4-SE/M
Versión manual
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USTER TESTER 4-C (Tipo C) para hilos de filamento. Uster Tester 4-CX/A
Versión automática
Uster Tester 4-CX/M
Versión manual
VERSIÓN ESTÁNDAR
Protocolo de reportes de Regularímetro Uster Tester 4 Los reportes que se pueden obtener del Regularímetro Uster Tester 4, son amplios, los principales son: 1. Valores individuales y diagrama de masa 2. QUALI PROFILE ( perfil de calidad ) 3. Espectrograma de masa 4. Plano de Engranaje 5. LVC ( longitud de ensayo vs CV% ) 6. Histograma de masa 7. BOARD ( tabla de apariencia ) 8. Otros. I.- Valores individuales y diagrama de masa Es uno de los reportes más importantes, toda vez que muestra las variaciones de masa instantáneas del material que se está analizando (cintas, mechas e hilos) y que se refleja en los valores estadísticos tales como (U%, CVm, Index y otros) También muestra las imperfecciones como partes delgadas, partes gruesas y neps (válido solo para informes de hilos).
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Abreviaciones en los informes de los regularímetro Uster El equipo Uster permite la impresión de muchos informes. Pueden imprimirse todos los resultados numéricos y gráficos que aparecen en la pantalla. En el reporte de valores individuales y diagrama de masa estos son su abreviatura y su significado.
ABREVIACIÓN
SIGNIFICADO Irregularidad de masa en caso de una longitud de corte de 8mm (hilos).
Um CVm
Coeficiente de variación CV de la masa en caso de una longitud de corte de 8 mm (hilos )
CVm (10m)
Coeficiente de variación CV de la masa en caso de una longitud de corte de aprox. 10 m
P. finas (-50%)
Número de disminución de masa de – 50% de un hilo, en comparación con el valor medio.
P. gruesas (+50%)
Número de aumentos de masa de + 50% a más de un hilo ,en comparación con el valor medio
Neps (+200%)
Valor Medio Sb
Número de las partes gruesas cortas ocasionadas por restos de cáscaras de algodón o por acumulaciones de fibras con aumentos de masa de 200% o más en un hilo, en relación con el valor medio .Longitud de referencia 1 mm. Valor medio correspondiente a la longitud total analizada en caso de imperfecciones = valores de conteo sobre 1000 m Variación Standard entre análisis
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Irregularidades Materiales Textiles Sw
Variación Standard dentro de un análisis
Cvb
Coeficiente de variación entre los análisis
CVw
Coeficiente de variación dentro de un análisis
Q95%
Titulo Relativo
Limite de confianza del 95% del valor medio Variación relativa del título del conjunto de fibras (Hilo, mecha, cinta) , de la muestra al azar total. El valor medio de la serie de análisis siempre se considera como 100%. La longitud de referencia corresponde a 100 m. En caso de análisis de menos de 100 m la longitud de referencia es igual a la longitud de medición.
Irregularidad- U La irregularidad U, que deriva de la palabra inglesa UNEVENNESS (desigualdad) puede ser descrita gráficamente de la siguiente manera.
Donde X1: valor instantáneo de masa X: valor promedio de masa M: masa T: tiempo de evaluación A: Área entre los valores instantáneos X1 y el valor promedio X (área sombreada). La irregularidad U puede calcularse por la siguiente fórmula
U
a xt
U
a 100 xt
Y expresada como porcentaje seria:
En la forma grafica de la irregularidad U se puede representar por una relación entre dos áreas. Por lo tanto , la irregularidad U es proporcional a la intensidad a las variaciones de masa alrededor del valor promedio .La irregularidad U es independiente del tiempo de evaluación o la longitud del material analizado con una distribución homogénea de las variaciones de masa .Esta relación es fácilmente reconocible ( particularmente en la representación gráfica ) porque con un incremento de tiempo de evaluación, no solo el área a será mayor , sino también el producto XT. Coeficiente de variación – CVm El coeficiente de variación CV puede ser representado gráficamente de la siguiente manera:
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Irregularidades Materiales Textiles Donde,
M x s
: Masa : Valor promedio de masa : Desviación estándar
Las variaciones de masa pueden conformar una distribución normal, cuando se cuenta con una distribución de fibras homogéneas .Como medida de tamaño de estas variaciones de masa tenemos la desviación estándar (s), que es definida como la distancia comprendida del valor promedio hasta el punto de la inflexión de la distribución normal de la curva. La desviación estándar se relaciona con el valor promedio de la siguiente manera:
CV
s
x Donde CV: coeficiente de variación El coeficiente de variación expresado como porcentaje seria:
%CV
s
100
x Relación entre U (%) y CV (%) La relación entre los valores U y CV no es fija, ya que depende de la ley de distribución de masa del material analizado. En los regularímetro Uster depende del modelo y del tipo de distribución de la masa ( estadísticamente normal , bimodal , sesgada , masas simétricas , etc. ) consideramos la variabilidad entre las diferentes relaciones , que dependen de la ley que sigue la distribución de la masa en cinta , mecha o hilo ,recomendamos no hacer un uso generalizado de la siguiente fórmula .
%CV 1.25 U % Coeficiente de variación- entre CVb El coeficiente de variación entre –CVb, nos muestra las variaciones de la masa entre las muestras individuales, indicadas como coeficiente de variación. Índice de irregularidad – I
El índice de irregularidad (I), nos muestra la relación entre la irregularidad medida y la irregularidad límite. La irregularidad medida siempre será mayor que la irregularidad limite del grupo de fibras. Como límite de irregularidad representa el “caso ideal “, se puede tomar como el punto de referencia para la irregularidad medida. Cuando calculamos la relación entre estos valores, entonces obtenemos el así llamado “índice de irregularidad –I”.
I Donde,
CV % ef CV % lim
I
U ef U lim
CVefectivo
: Coeficiente de variación real (medido)
CVlímite
: Coeficiente de variación límite
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Irregularidades Materiales Textiles U efectiva
: Irregularidad U real (medida)
U límite
: Irregularidad U límite
El valor del índice de irregularidad –I, nos da la medida de la irregularidad del material hilado o el grado de desviación en el que el material hilado se aleja del caso ideal donde I=1 también puede indicar que tan bien está operando la máquina de hilatura o si su desempeño ha ido empeorando en el tiempo. Para calcular el límite de irregularidad, es necesario determinar el número de fibras que hay en la sección transversal del material a ser analizado .Lo que se determina del título de la cinta, mecha o hilo y la finura de la fibra.
Donde TF : Finura de la fibra en tex T : Titulo de la cinta, mecha o hilo en tex N : Número promedio de fibras en la sección transversal Ejemplo 1 Un hilo de algodón Nm = 10 tiene un CVef = 9.3 %, la finura de la fibra es de 5.7 ug /pulgada .Se requiere determinar el límite de irregularidad CVLim y el índice de irregularidad I. Titulo de material : 10 Nm = 100tex Finura de la fibra : 5.7 ug/pulgada = 224,4 mtex =0,224 tex
CVLim 100
I
CVEf CVLim
TF 0.224 100 4.73 T 100
9.3 1.96 4.73
Imperfecciones Los hilos fabricados a partir de la fibra corta contiene “imperfecciones “que se pueden subdividir en tres grupos: 1. Partes gruesas 2. Partes delgadas 3. Neps Las razones de estos defectos se pueden encontrar tanto en la materia prima como en un proceso de preparación imperfecto .El análisis de estas “imperfecciones”, no solo nos da la posibilidad de establecer las condiciones óptimas de los diferentes procesos de manufactura, sino que nos sirve de referencia sobre la calidad de la materia prima utilizada. Partes delgadas El contador de defectos detecta los puntos finos, gruesos y neps por cada 1000 metros del hilo. Recibe la señal eléctrica amplificada del condensador de medida, que es el tipo analógico, y la convierte en digital. La estructura electrónica necesaria para contar defectos es muy compleja .En este libro nos referimos solamente al concepto de punto fino, grueso y neps. La sensibilidad de trabajo para puntos finos es:
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-30%, -40% , -50% , -60 % Como la masa media del hilo no se conoce hasta finalizar el ensayo, el contador de defectos considera como masa media, la masa de aproximadamente los tres últimos metros analizados, que puede ir variando a lo largo del hilo .Entendemos por punto fino la falta de masa media del hilo. Normalmente se trabaja a la sensibilidad de -50%, contando como puntos finos todas aquellas zonas del hilo, a la que les falta un 50% o más de la masa media. Para un mismo hilo si ponemos el selector en -60%, tendremos menos puntos finos ya que se exige que le falte más del 60% de la masa media para contarlo como punto fino. Partes gruesas Para el recuerdo de los puntos gruesos se puede trabajar a las sensibilidades de:
+100%, +70%, +50%, +35% El escalonado entre las diferentes sensibilidades es de √ 2 Para contar los puntos gruesos el regularímetro considera la longitud de las fibras integrantes del hilo. Para fibras con longitud igual o menor a 40 milímetros pondremos el contador en Cotton y para longitudes de fibras superiores en WORSTED. Normalmente se trabaja a la sensibilidad del +50 % ,contando como puntos gruesos todas aquellas zonas del hilo a los que sobra un 50 % más de la masa media .Para un mismo hilo colocamos el selector a +70% , indica aquellas zonas del hilo cuya masa es superior en +70 % de la masa media . Neps Se entiende por nep toda parte gruesa de longitud inferior a 4 milímetros cuya sección, calculada sobre 1 milímetro sobrepasa el límite dado por la escala seleccionada:
+400%;+280%;+200% y +140% El escalonado entre las diferentes escalas de sensibilidad también es de √ 2. En la figura se detalla el concepto de nep. Un nep de 3 milímetros como el de la figura no será contado como tal si trabajamos a la sensibilidad de +400 %
La sensibilidad habitual es de +200% .En los hilos OPEND-END es costumbre trabajar a +280. Podemos calcular los neps por gramo en un hilo dividiendo los neps que da el regularímetro, por cada 1000 metros de hilo, por el número del hilo dado en el sistema tex.
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Irregularidades Materiales Textiles Q95: Indica un rango +- dentro del cual el valor promedio del ensayo caería nuevamente con un 95% de probabilidad, si la prueba fuera repetida usando muestras del mismo lote del material. Se podría llamar también al límite de confianza Q 95% como “rango de tolerancia de resultados”.
II. QUALI PROFILE (Perfil de calidad) El perfil de calidad es un diagrama circular donde se pueden representar todos los parámetros del UT4 .El propósito de dicho perfil es la comparación de dichos valores analizados con las estadísticas Uster y con las especificaciones del comprador .Esto se lleva a cabo reuniendo los más de 100 valores de prueba en un diagrama de calidad, que permite visualizar claramente la razón de desviaciones por medio del empleo de colores. -Cada parámetro es representado como un sector de diagrama circular -El peso o importancia del parámetro es proporcional al ángulo del sector. -El radio del sector es proporcional al porcentaje de las estadísticas Uster del parámetro. Los valores buenos se encuentran cerca del centro del circulo y los malos estarán lejos .La línea periférica del circulo indica el nivel del 95 % de las estadísticas Uster y la primera línea interna (alrededor del centro del circulo), el nivel del 5%. - Cada valor es comparado con el valor limite .El valor limite está representado en azul. -La calidad es representada empleando la escala de colores de las luces de tráfico .El color verde es buena calidad y el rojo es mala. Calidad del valor promedio Para calificar el valor promedio se utilizan los siguientes símbolos:
Muy bueno Bueno Aceptable Cuestionable Inaceptable Malo
*** ** * ? X XX
Calidad del CV-entre (CV-Between) Dentro de cada sector del diagrama circular, se puede observar un pequeño círculo visible que indica que la variación de los valores del CV-Entre las muestras de prueba es de calidad inferior a la del valor promedio del parámetro representado en este sector. Para calificar la calidad del CV-entre, se utilizan los mismos símbolos que el punto anterior.
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2.3 La Calidad Total El circulo interior del diagrama circular muestra la calidad total de la sección visible del diagrama En la parte periférica de dicho circulo se indica la calidad del valor promedio y la parte interna, la calidad del valor CV-Entre .En ambos casos la calidad es indicada en colores. Adicionalmente se expresa la calidad de manera textual con símbolos que indicaremos a continuación, como resultado de la combinación de la calidad del valor promedio y del CV-Entre. Definición del atributo de calidad
Con algunas ampliaciones esta definición de calidad puede ser empleada también para el atributo de calidad total:
El hilo es perfecto , si todos los valores se encuentran dentro de la cuarta parte menor del rango de toleranciaEl hilo es bueno, si el promedio de los valores se encuentran en la mitad inferior del rango de tolerancia y cada valor individual esta dentro de la tolerancia. El hilo es aceptable, si el promedio de todos los valores se encuentran en la mitad superior del rango de tolerancia y la probabilidad de que un valor este fuera de tolerancia es menor al 50 %. El hilo es cuestionable si uno de los valores esta fuera de la tolerancia. El hilo es inaceptable, si el valor esta fuera de la tolerancia con un límite de confiabilidad del 95 %. El hilo es malo, si el valor se encuentra más del 50 % fuera del rango de tolerancia.
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Irregularidades Materiales Textiles De las reglas arriba descritas se hacen las siguientes operaciones: 1. Si el peso total del parámetro en las áreas “inaceptable” o “cuestionable” es menor al 2%, la calidad puede ser “aceptable “o incluso “buena”. El fin de esta excepción es no considerar la influencia de parámetros sin importancia y a la vez mostrarlos para recordar la necesidad de mejoras. 2. Si el valor esta en el área de “malo “, pero el nivel de probabilidad se mantiene por Debajo del 99.9% entonces este valor es calificado como “inaceptable” A continuación presentamos algunos ejemplos influyen en la definición de calidad total:
de cómo la calidad de parámetros individuales
***
+
***
+
***
+
***
=
***
***
+
***
+
***
+
**
=
**
***
+
***
+
***
+
*
=
** ó *
***
+
**
+
*
+
**
=
** ó *
**
+
**
+
*
+
**
=
** ó *
***
+
**
+
*
+
**
=
**
***
+
***
+
***
+
X
=
X
***
+
***
+
***
+
?
=
?
Algunos ejemplos del resultado de la calidad total
En este caso la calidad total (centro del círculo) esta marcado por XX indica que el material es malo
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En este caso, de la calidad total con respecto al valor promedio, tiene el color verde oscuro indicando muy bueno, pero con respecto al CVb (coeficiente de variación entre bobinas) tiene un círculo rojo con XX, indicando que sobrepasa la tolerancia para el nivel establecido.
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Irregularidades Materiales Textiles III. Espectrograma de masa El espectrógrafo tiene como principal objetivo analizar y clasificar, por su longitud de onda los defectos de masa periódicos. Un espectrograma está compuesta de una serie de canales (barras verticales) cada canal está asignado a una longitud de onda especifica .El número de canales depende del tipo de equipo de regularimetria. Modelo Equipo
GGP
UT1
UT2
UT3
UT4
Canales
35
54
54
80
160
Información del espectrograma 1)
Si una variación de masa periódica con una longitud de onda, aparece en el material fibroso en el espectrograma se verá un pico (chimenea), en la posición .La altura de este pico es la medida de la intensidad de falla periódica.
A una longitud de onda ( )גigual a 50cm, aparece un pico o chimenea, indicando un defecto periódico que es posible eliminarlo completamente. Un defecto periódico, por lo general es un defecto mecánico. 2) Si en el conjunto de fibras aparece una variación de masa prácticamente periódica, también sería posible reconocerla en el espectrograma .Un defecto de este tipo conlleva a un aumento de altura del espectrograma con el correspondiente rango de longitudes de onda y no a un pico determinado. Este tipo de defecto se debe a una regulación deficiente de los elementos de estiraje (alto contenido de fibras flotantes).
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Irregularidades Materiales Textiles Este tipo de defectos se conoce como casi periódico, que se manifiesta en el espectrograma como montaña o colina. IV. Plano de engranaje El Uster Tester 4, cuenta en un software con una base de planos de engranaje de las máquinas más utilizadas en los diferentes procesos de hilatura, facilitando la búsqueda en ellos de las causas de los defectos mecánicos detectados en los espectrogramas de masa.
Evaluación automática de espectrogramas La evaluación individual o general de los espectrogramas de la muestra seleccionada es llevada a la base de datos del sistema en dependencia de lo ingresado en la definición del reporte. La evaluación general es representada en un plano de engranaje individual. Todas las partes de la máquina, que pudieran causar los defectos detectados en el espectrograma, son resaltados en el plano de engranaje de acuerdo a la probabilidad de su incidencia empleando diferentes colores COLOR VERDE AMARILLO / MAGENTA (con nombre y longitud de onda) ROJO AMARILLO / MAGENTA
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OBSERVACION Parte de maquina Ok. Parte de la máquina que puede causar efectos Parte de la maquina con alta probabilidad de causar defecto (defecto confirmado) Parte de la máquina de la cual no se conoce su incidencia.
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Irregularidades Materiales Textiles De todas las partes resaltadas en el plano de engranaje parten líneas hacia la derecha del esquema, donde el elemento es descrito en detalle con sus datos y la longitud de onda teórica del posible defecto que pudiera producir. Si una de las partes es resaltada en rojo, solo esta parte es descrita en detalle. Si se detecta una onda de estiraje, esta será indicada y resaltada en amarillo/rosado con su correspondiente símbolo. Ingreso manual de fallas de espectrograma El reporte del plano de engranaje permite además indicar las partes de máquina que con certeza causan fallas periódicas por medio del ingreso manual de valores de longitud de onda. Para ello se emplea el siguiente procedimiento:
Se selecciona el símbolo de signo de interrogación con el Mouse.
Se ingresa el valor de longitud de onda del defecto detectado en la ventana de dialogo y se hace clic en OK .Todas las partes de máquina que puedan causar el defecto serán resaltadas en el plano de engranaje.
Después de la evaluación se regresa el valor del defecto a 0 en ventana de dialogo para activar nuevamente la muestra automática de análisis de espectrograma.
Denominación de secciones de máquina Si las partes de máquina en el plano de engranaje original tienen nombre, el mismo nombre será utilizado en el programa .Si los nombres dependen del idioma, se usarán por lo general el inglés. En la siguiente tabla, se detalla el significado de cada una de las letras que se emplean en la denominación de las diferentes secciones de la máquina:
LETRA
OBSERVACION
A…D
Sección de alimentación
E
Sección de rodillo de entrada
F…N
Secciones internas
O
Sección del rodillo de entrega (salida)
Q…T
Coiler, bobinado
U…W
Órganos impulsores
X…Z
Otros
Esquema de colores de las partes de máquina En la ventana de plano de engranaje, los símbolos de datos de producción de la correspondiente configuración son representados a la derecha.
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Irregularidades Materiales Textiles Para las partes de máquina los símbolos de datos de producción se utilizan el siguiente esquema de colores: PARTES DE LA MAQUINA
COLOR
Parte estándar
Gris
Parte inactiva
Blanco (partes inactivas no mostraran error)
Parte de cambio no especificada
Azul
Partes de cambio con valores errados
Gris con borde azul
Parte de cambio que ha sido modificada
Gris con borde azul en modo normal. Magenta en el modo editado
Parte de cambio fuera de limites
Gris con borde azul en el modo normal. Magenta en el modo editado.
Partes de cambio calculados automáticamente*
Gris con borde verde.
Advertencia (posible defecto periódico)
Amarillo con borde magenta sin texto
Alarma (muy posible defecto periódico)
Amarillo con borde magenta con nombre y valor de longitud de onda.
Defecto confirmado
Rojo
Defecto corregido
Verde
Símbolos especiales Además de las partes de maquinas, existen otros símbolos relacionados con la producción, los cuales son valiosos para el chequeo de los valores de los piñones de cambio. Las partes de máquina correspondientes serán calculadas en concordancia.
V.- LVC masa - Grafico que permite encontrar la relación entre longitud de ensayo y el coeficiente de Variación (CV %) - El grafico normalmente nos muestra que mientras que la longitud de ensayo es menor, El CV % es alto y mayor longitud de ensayo, el CV % tenderá a la baja .Si ocurriera lo contrario el material analizado tiene problemas.
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VI. Histograma de masa - Un histograma de masa nos da una información global del comportamiento de la masa del material. - El histograma representa gráficamente la distribución del diámetro (distribución de frecuencia) en el hilo si se desea, se puede obtener un diagrama lineal y un diagrama tridimensional de barras.
Densidad Lineal En la medida que los valores (mayoría), se acercan a la línea central (media) el material analizado mostrará mayor grado de uniformidad.
VII. BOARD (Tablero de apariencia) El equipo Uster Tester 4, presenta un software que permite obtener en forma automática el tablero de inspección. En este tablero se puede observar las imperfecciones ( P. gruesas , P delgadas y neps ) que presenta el hilo , así como manchas de grasa , exceso de pilosidad y otros . También el software permite la simulación de tejidos puntos y tejidos planos. Esto es un gran avance, toda vez que permite simular como se encuentra mi hilo analizado, una vez que ha sido tejido en punto o plano y las alternativas que esta presenta.
TEJIDO PLANO
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