460 Inserción de Torsión

6.0.0- INSERCIÓN DE TORSIÓN

La finalidad de insertar torsión a una cinta, mecha o hilado es aumentar la fricción interfibrilar lo que, consecuentemente, también aumenta la resistencia a la tracción longitudinal. La torsión se debe insertar después de los estirajes y en forma gradual y alternada con estos pues, a medida que la cantidad de torsión insertada aumente, será cada vez más difícil seguir estirando. En general, la torsión comienza a aplicarse luego que las fibras de la cinta están ya bastante paralelizadas, p.ej. después del último manuar en las hilanderías de algodón, o después del último pasaje en las hilanderías de lana.

Luego de recibir algo de torsión, la cinta (“sliver”) pasa a llamarse mecha (“roving”). Una vez que se alcanza el título final y se insertan la totalidad de las torsiones previstas, el material deja de ser una mecha y pasa a ser un hilado (“yarn”) al que ya no se le estira más. El hilado puede ser entonces sometido a operaciones de terminación como purgado, bobinado, vaporizado, chamuscado, reunido y retorcido para transformarse en un hilo (“thread”) (ver Secciones 470 y 480).

Si la cantidad de torsión insertada es poca, las fibras pueden separarse y el hilado tener poca resistencia a la tracción. Si en cambio, la torsión es excesiva resultará un hilado con mucha vivacidad lo que puede producir caracolillos, enredos, bucles y otros inconvenientes. También, el exceso de torsiones, puede provocar que el hilado, en una tela o en una costura, al sufrir esfuerzos y estirarse, se rompa afectando seriamente la calidad de la tela o la costura. Es muy importante entonces conocer la resistencia a la tracción y el porcentaje de extensión a la rotura de los hilados. Estos valores se pueden obtener actualmente utilizando los modernos dinamómetros electrónicos. La cantidad e intensidad de torsión (ver más adelante la definición de estas expresiones) influirán en la resistencia y en la extensibilidad del hilado así como en su tacto, rigidez, compresibilidad, brillo, facilidad de tintura, etc.

6.1.0- TORSIÓN VERDADERA Y FALSA TORSIÓN

Si a un tramo de cinta, de una dada longitud, se le sujeta por un extremo mientras que al otro extremo se le hace rotar, ese tramo de cinta recibirá torsión. Esta torsión será derecha (S) o izquierda (Z) según el extremo de giro se haga girar en sentido horario o anti-horario respectivamente. Si una vez insertada esta torsión la mecha se bobina para luego repetir la operación con otro tramo, la mecha bobinada irá quedando con una torsión insertada que podemos llamar verdadera. Esto es lo que ocurre en la hilatura discontinua con el huso, con el torno huso y con la selfactina (ver Capìtulo 1 - “Orígen y Evolución de la Tecnología Textil). Supongamos ahora que la cinta está sujeta por los dos extremos pero que la torsión es insertada en un punto intermedio entre esos dos extremos. Entre el punto intermedio de inserción de torsión y uno de los extremo fijos, la torsión será derecha (S). Entre ese mismo punto intermedio y el otro extremo fijo, la torsión será izquierda (Z). Ambos tramos habrán recibido torsión verdadera pero de sentido contrario (ver figura 4.105).

Supongamos ahora que la cinta se desplaza por la acción de pares de rodillos y a la vez se le inserta torsión en un punto intermedio T, equidistante de las gargantas de cada par de rodillos. A diferencia del caso anterior, si bien ambos extremos del tramo de cinta están “mordidos” por las gargantas de los pares de rodillos, la cinta puede moverse impulsada por el giro de los rodillos. Se insertará entonces (ver figura 4.106), torsión derecha (S) al tramo a la izquierda del punto T y, torsión izquierda (Z) al tramo a la derecha del punto T. Pero a medida que la cinta avanza, al pasar por el punto de inserción de torsión, irá perdienco las torsiones que recibió hasta ese momento pues, luego de pasar por ese punto, comienza a recibir torsiones en sentido

contrario que anulan las recibidas anteriormente. Como los tramos a cada lado del punto de inserción de torsión T son iguales, la mecha saldrá entonces sin torsión pero con un cierto grado de “enredo” de sus fibras. Se dice entonces que la mecha recibió “falsa torsión”.

Si ahora establecemos que el punto de inserción de torsión T esté ya no en un punto intermedio, sino en uno más cercano al par de rodillos de salida, el tramo de mecha de la derecha será mucho más corto que el de la izquierda (ver figura 4.107) y entonces la cantidad de torsiones contrarias recibidas en ese segundo tramo más corto, no serán suficientes para anular toda la cantidad de torsiones recibidas en el primer tramo más largo. Por tanto la mecha saldrá con un saldo positivo de torsiones verdaderas. Esto es lo que, en definitiva, ocurre en las máquinas de hilar continuas de aletas (ruecas y mecheras) y en las continuas de anillo. En estos equipos el tramo más corto es el que va desde el punto de inserción de la torsión (p.ej. punta de aleta o cursor) al punto de bobinado en el carrete.

Figura 4.105

Si ambos extremos de la cinta están fijos, los dos tramos, a la izquierda y a la derecha del punto de inserción de torsión T, reciben torsión verdadera pero de sentido contrario

Figura 4.106

Si el punto de inserción de torsión T es equidistante de ambos pares de rodillos, la mecha sale con “falsa torsión”, pues a la derecha de T la cinta recibe la misma cantidad de torsiones que a la izquierda, pero de sentido contrario.

Figura 4.107

Si el punto de inserción de torsión T está muy cerca de los rodillos de salida, la cinta, en el tramo de la derecha, no recibe suficientes torsiones contrarias y por tanto la mecha sale con un balance positivo de torsión verdadera S

6.2.0- MÁQUINAS CONTINUAS DE HILAR DE ALETA (Ruecas y Mecheras)

Figura 4.108 Figura 4.109

RUECA “WATER FRAME” de Richard Arkwrigth

La rueca fue desarrollada hace unos 600 años como la primera máquina “continua” de hilar, es decir una máquina que permitía hacer en forma continua tres de las operaciones básicas de la hilatura: estirar, insertar torsión y bobinar. Esto fue posible gracias a la incorporación al “torno-huso”, de un sencillo pero revolucionario elemento: la “aleta” (“flyer”) (ver Capìtulo 1, “Origen y Evolución de la Tecnología Textil”). Las ruecas aún hoy son utilizadas para producir hilados artesanales, generalmente de títulos gruesos.

La “mechera” es una máquina que tiene como antepasado al “water frame” de Richard Arkwrigth. El “water frame” fue en cierto modo el resultado de combinar los fundamentos de la rueca con los rodillos estiradores desarrollados por Paul y Wyatt. Originalmente el “water frame” era accionado por medio de engranajes y poleas, movidos por la energía de una corriente de agua (de ahí su nombre de “water frame”, ver Capítulo 1,“Origen y Evolución de la Tecnología Textil”). Las “mecheras” modernas constan de varios husos y aletas, ubicados en una bancada y accionados por transmisiones desde un motor eléctrico y sus aletas pueden girar a velocidades de aproximadamente 1500 rpm.

Las “mecheras” son utilizan principalmente en la hilatura de algodón para insertar algo de torsión a mechas que luego deben seguir siendo estiradas (de ahí su nombre de “mecheras”). Se utilizan menos en la hilatura de lana. En la hilatura de lana por el “sistema peinado” en lugar de “mecheras” se utiliza el “finisser”, una máquina ubicada antes de la “continua de anillo” y que estira y aplica “falsa torsión” por medio de “roto-frotadores”.

Las máquinas de hilar con aletas pueden ser de dos tipos: de aleta avanzada o “tirando” o de bobina avanzada o “tirando”. En ambos casos la mecha sale con un balance positivo de torsiones verdaderas.

Figura 4.110

La aleta avanzada o “tirando” la podemos encontrar en mecheras que trabajan con fibras largas como lana, lino, yute, etc., pues la mecha debe tener resistencia para tirar del carrete con la bobina. Esta modalidad de aleta avanzada o “tirando” es también la tradicionalmente utilizada en las ruecas, que trabajan con mechas gruesas para producir hilados artesanales. En esta modalidad la aleta es solidaria con el huso. El carrete (junto con su bobina con hilado) va inserto en el huso y puede girar libremente, subir y bajar. Sin embargo, el carrete está apoyado en una arandela de fieltro y por tanto hay una cierta resistencia friccional a que gire. Las torsiones insertadas serán:

T = n

A

/ v

E

Por tanto, para una dada velocidad angular de la aleta nA, cuanto menor la velocidad lineal de entrega vE,mayor será la cantidad de torsiones T insertadas. O para una dada velocidad lineal de entrega vE, cuanto mayor sea la velocidad angular de la aleta nA, mayor será también la cantidad de torsiones insertadas. Cuanto mayor sea la velocidad lineal de entrega mayor será la producción. Cuanto mayor sea la cantidad de torsiones insertadas por unidad de longitud, mayor será el consumo de energía. Por tanto a mayor cantidad de torsiones mayor el costo del hilado. El enrollado en la bobina se produce cuando la diferencias entre las velocidades lineales (o circunferenciales) de la aleta vA y de la bobina vB es igual a la velocidad de entrega ve de la cinta, es decir:

v

E

= v

A

– v

B

Como

v

A

=

ππππ

φφφφ

A

n

A y

v

B

=

ππππ

φφφφ

B

n

B, y como en el punto de enrollado podemos establecer la aproximación de que

φφφφ

A

=

φφφφ

B

=

φφφφ

E, tendremos

v

E

= v

A

- v

B

=

ππππ

φφφφ

E

(

n

A - nB

),

de donde

n

B

=

n

A

- (v

E

/

ππππ

φφφφ

E

)

A: parte superior del huso (hueca), B: aleta, C: carrete donde se enrolla la bobina, D: huso (movido desde abajo), E: arandela de fieltro, F: corte del soporte que sube y baja (con el carrete) para que la bobina se enrolle uniformemente, G: mecha siendo bobinada en el carrete, H y J: rodillos estiradores

nA : velocidad de giro angular de la aleta

nH: velocidad de giro angular del huso

vE: velocidad lineal de entrega de mecha

a la salida de los rodillos estiradores vA : velocidad lineal de la punta de la aleta

vB : velocidad lineal de la superficie de la bobina.

φφφφ

A: diámetro de la aleta

φφφφ

B: diámetro de la bobina

φφφφ

E: diámetrodel enrollado

(a la velocidad lineal también se le refiere como velocidad circunferencial)

Como

φφφφE

va aumentando a medida que se enrolla mecha,

(v

E

/

ππππ

φφφφE

)

va disminuyendo. Como

n

A es constante (e igual a

n

H por ser solidarios aleta y huso),

n

B, la velocidad lineal del

enrollado,aumentará desde su valor inicial pero sin alcanzar nunca el valor de

n

A

Figura 4.111

Este método es utilizado para mechas de fibras cortas como el algodón en que es necesario no ejercer altas fuerzas de tracción sobre la mecha que se está bobinando. El carrete con la bobina es movido independientemente a velocidad variable por un sistema de reductor de conos superpuestos y enfrentados punta a base (“box of tricks”). De tal manera, a medida que

φφφφ

E aumenta al enrollarse mecha, se mantiene una tensión mínima y constante sobre la mecha. La mecha pasa por el brazo hueco de la aleta y se envuelve luego en un “dedo” horizontal que se apoya en el punto de enrollado impidiendo que haya deslizamiento de fibras, obteniéndose así un enrollado más firme. Siguiendo un razonamiento similar al de aleta avanzada, tenemos en este caso:

v

E

= v

B

– v

A

=

ππππ

φφφφ

E

(

n

B

- n

A

),

de donde

nB

=

n

A

+ (v

E

/

ππππ

φφφφ

E

)

Por tanto, a medida que

φφφφE

aumenta al enrollarse mecha,

(v

E

/

ππππ

φφφφE

)

se hace más chico y

n

B , la velocidad lineal del enrollado, disminuirá desde su valor inicial sin alcanzar nunca el valor constante de

n

A. Esta modalidad tiene las ventajas siguientes: 1) al llenarse la bobina y bajar su velocidad de giro

n

A, el consumo de energía disminuye, 2) se pueden obtener bobinas más grandes, 3) en el arranque el tirón sobre la mecha es más suave y 4) si se corta la mecha durante la marcha, esta se aprieta contra el enrollado debido a la resistencia del aire (en el caso de aleta tirando tiende a desenrollarse).

A: parte superior del huso (hueca), B: brazo de aleta (hueco), C: carrete donde se enrolla la bobina, D: apoyo del carrete, E: tubo donde se inserta el carrete (el carrete se inserta vacío y se saca cuando está lleno), F: asegurador del carrete en el tubo, G: transmisión del movimiento de

velocidad constante del huso, H:

transmisión del movimiento de velocidad variable del carrete con la bobina, K: movimiento de subida y bajada para obtener un bobinado parejo, L: mecha dentro de un brazo de la aleta, M y N: “dedo” que ejerce presión sobre el hilo que se bobina, O y P: par delantero de rodillos de estirado, R: mecha ingresando a los rodillos de estirado.

Figura 112

6.3.0- MÁQUINAS CONTINUAS DE HILAR DE ANILLO

Este equipo en lugar de insertar torsión por el giro de una “aleta”, como ocurre en el caso de las mecheras, lo hace por el giro de un pequeño “jinete” o “viajero” (de forma aproximada a una “U” invertida) que va montado en un “anillo” (ver Figuras 4.114 a 4.116). La mecha, requerida por el enrollado del hilado, pasa a través del “viajero” arrastrándolo y haciéndolo “viajar” en el anillo. El giro del “viajero” en el anillo produce la inserción de torsión en la mecha y la va transformando en un hilado que se va bobinando en la “canilla” (las “canillas” son generalmente de plástico y van insertadas en los husos). El “viajero” sería similar a la “punta” del brazo hueco de la aleta de una mechera en la modalidad “bobina tirando” (o en este caso de huso + “canilla” tirando). Como la velocidad del huso es constante, la velocidad de giro del “viajero” nt aumentará a medida que se enrolla hilado en la canilla, es decir a medida que aumenta

φφφφ

E, sin llegar nunca a igualarse a la velocidad del huso (como ejercicio desarrollar la fórmula para el cálculo de nt.). Las canillas llenas se cambian por vacías antes de que

φφφφ

E se haga igual al diámetro del anillo. Antes de pasar por debajo del jinete y comenzar a recibir torsión, la mecha es estirada en un “tren de estiraje” vertical o ligeramente inclinado para permitir que la torsión se inserte profundamente hasta la garganta del par de rodillos de salida. Según el sentido de giro del “viajero” en el “anillo”, las torsiones insertadas en el tramo de mecha más largo - que va desde el “viajero” hasta la garganta del par de rodillos delanteros del “campo de estirado” - podrán ser p.ej.”Z”. En el tramo más corto - que va desde el “viajero” hasta el punto de enrollado en la “canilla” – se insertarán torsiones de sentido contrario “S”, que no serán suficientes para anular la cantidad de torsiones “Z” del tramo anterior. Por tanto el hilado saldrá con un balance positivo de torsiones verdaderas “Z”.

Un mecanismo independiente hace subir y bajar regularmente el “anillo” (en el que gira el “viajero”) para que el enrollado del hilo en la “canilla” sea uniforme. El huso gira a velocidades angulares de aproximadamente 3.000 rpm para hilados gruesos y de aproximadamente 8.000 - 15.000 para hilados finos. La cantidad de torsiones insertadas por metro de hilado (T/m) serán iguales a las rpm del viajero girando en el anillo divididas por la velocidad lineal de entrega de hilado, en metros por minuto. En general, las velocidades de entrega son del orden de los 10 a 25 m/min.

La masa y el tamaño del “viajero” se seleccionan según el tipo de fibra y el tipo de hilado que se va a hilar. La tensión del enrollado depende en gran medida del tipo de “viajero”. Algunos son de poliamida o de teflón pero en general para hilados gruesos se requieren “viajeros” más pesados. El anillo es en general es de acero sinterizado o de aleaciones especiales y se debe tener en cuenta que, comparativamente a otras partes mecánicas, el “viajero” y el “anillo” están sometidos a condiciones muy severas de fricción y desgaste y se debe cuidar que, en el punto de contacto de ambos, no se alcancen temperaturas que puedan quemar el hilado. Las fuerzas ejercidas en el plano del anillo, la tensión del enrollado, los mecanismos para minimizar el “balón” (que forma el hilado al girar), etc. son aspectos muy estudiados sobre los que se puede encontrar información en la bibliografía recomendada al final del capítulo, en revistas especializadas y en folletos comerciales.

Las continuas de anillo fueron desarrolladas a comienzos del siglo XIX y durante el período 1945-1960 alcanzaron un grado de perfeccionamiento muy alto. Con ellas se puede hilar todo tipo de hilados de calidad aceptable, en todo el rango de títulos. Los nuevos equipos - que se exhiben en las frecuentes ferias de maquinaria textil - han ido incluyendo mejoras como robots que sustituyen las “canillas” llenas por vacías, automatismos para indicar el corte accidental de las mechas, mecanismos para disminuir la formación del “balón”, mejoras en la productividad aumentando la cantidad de husos por máquinas, la velocidad del huso, la utilización de

materiales más livianos para disminuir el consumo de energía, etc. Recientemente se ha propuesto sustituir el anillo y el viajero por un disco suspendido en un campo magnético (ver Figs.4.21 y 4.22). Este sistema, permitiría superar los inconvenientes que resultan de la fricción entre el viajero y el anillo (desgaste y aumento de temperatura) y alcanzar velocidades de hilatura cuatro veces mayores. Este sistema está aún en estudio y desarrollo (ver Ref.2 en la bibliografía al final de la Sección).

La inserción de la torsión final en el hilado es la operación más cara de todo el proceso de hilatura: requiere más espacio, energía y mano de obra que todas las otras operaciones juntas. Una estimación porcentual de costos, aproximada, para la hilatura del algodón sería como sigue: apertura y limpieza 11%, cardas 13 %, manuares 4%, mecheras 12%, continuas de anillo 60 %

Figura 4.114

HILATURA DE ANILLO (1828)

La mecha es suministrada desde los rodillos estiradores, y luego de formar un “balón” pasa por debajo del “viajero”, que generalmente tiene forma similar a una “C”. El “viajero”, gira en el “anillo” tirado por la mecha que, al recibir torsiones, se va transformando en hilado. El hilado se va bobinando en la “canilla” ( que está insertada en el “huso”). El giro del huso es lo que produce la serie continua de eventos: estirado de la mecha, giro del viajero, inserción de torsión y, finalmente, bobinado del hilado en la “canilla”.

Figura 4.115 - Bobina con mecha, tren de estiraje y corte de una posición de continua de anillo

Figura 4.117

CORTE DE UNA POSICIÓN DE CONTINUA DE ANILLO Estas máquinas pueden tener entre 400 y 1200 husos por bancada

Figura 4.118

CAMBIO AUTOMÁTICO DE CANILLAS LLENAS POR VACÍAS EN UNA MODERNA CONTINUA DE ANILLO

6.4.0- MÁQUINA DISCONTINUA DE HILAR: La Selfactina

La selfactina (“self acting machine”) fue desarrollada por Samuel Crompton en 1774 y fue gradualmente perfeccionada en años posteriores. Si bien es un equipo de muy baja producción, aún se utiliza para obtener hilados de lana cardada de muy buena regularidad. Esta buena regularidad es característica de los hilados de selfactina, ya que resulta de que la máquina inserta torsión a la misma vez que estira (ver más abajo). La selfactina básicamente consta de un “carro” que transporta husos. Este “carro” puede alejarse o acercarse a las bobinas fijas que lo alimentan de mechas. Cuando el “carro” se aleja va estirando las mechas y estas, al mismo tiempo van recibiendo torsión, torsión que va siendo insertada por el giro de los husos, que van en el carro. Al final del recorrido, una barra o alambre, que corre a lo largo de los husos, desengancha las mechas de las muescas de sujeción. El cambio de posición de las mechas permite ahora que, durante el retorno del “carro”, y mientras los husos siguen girando, se bobinen, en el cuerpo del huso, los tramos de hilado recién formados. La sefactina es una máquina de hilar discontinua pues reproduce los movimientos de la hilatura de un huso manual. Inserta torsión verdadera en cada tramo de hilado, formado por ciclo de ida y vuelta del carro. El estirado se hace también por el pasaje de las mechas por pares de rodillos de estiraje (ver Figuras 4.119 y 4.120).

Figura 4.119

El ciclo de trabajo de una selfactina estaría compuesto entonces, de las siguientes etapas: 1- Al inicio del ciclo el carro está en la posición más cercana a los rodillos suministradores de

mecha.

2- El carro se aleja y los rodillos alimentadores entregan mecha. Los husos giran lentamente insertando poca torsión (generalmente torsión S).

3- Los rodillos alimentadores detienen su giro pero el “carro” continua retrocediendo a velocidad decreciente. Por tanto la mecha es estirada a la vez que se le inserta una cantidad creciente de torsiones por unidad de longitud (debido a que la velocidad del “carro” va disminuyendo). En una mecha irregular, los tramos gruesos recibirán menos torsión que los tramos finos y por tanto podrán ser estirados un poco más que estos. Entonces, al insertar torsión al mismo tiempo que se estira, se mejora la regularidad del hilado resultante.

4- Al final del recorrido del “carro”, los husos siguen girando insertando algo más de torsión. 5- Al detenerse el “carro”, los husos giran un poco en sentido contrario para aflojar el tramo de

hilo recién formado y permitir que la barra retén (o “mola”) lo desenganche y lo pongan en posición de bobinado.

6- Al regresar el “carro”, el giro de los husos enrolla el tramo de hilado recién formado. El retén o “mola” inferior guía el hilo para que se produzca un bobinado uniforme. La velocidad lineal de enrollado debe ser igual a la velocidad de retorno del carro. Al llegar el “carro” a la posición más cercana a los rodillos de alimentación el ciclo vuelve a comenzar. El ciclo se repite 3 a 4 veces por minuto. El estiraje puede ser de 1,2 a 2,0 aproximadamente.

“MAGNETIC SPINNING”

Auburn Textile Engineering (Ref. 2)

Figura 4.121 Figura 4.122

Un disco de metal muy liviano (de color gris en la Figura 4.120) es mantenido suspendido en posición central dentro de un “stator” (de color rojo en la Figura 4.121). El disco se mantiene levitado y girando libremente a 40.000 rpm, por la acción de un campo magnético creado por 4 electroimanes ubicados en el “stator” (Figura 4.-122). El disco posee un guía-hilo por el que pasa la mecha que está recibiendo torsión.

6.5.0- SENTIDO DE LA TORSIÓN APLICADA

Como ya se comentó, la torsión aplicada a una cinta o mecha puede ser S (derecha o en sentido horario), ó Z (izquierda o en sentido anti-horario). La torsión S es más común para el retorcido de hilos de varios cabos y la Z para hilos monocabos. Esto es debido a que en muchas máquinas de coser de doble pespunte, durante un cosido normal recto, la aguja y el garfio tienden a dar una torsión Z al hilado. Si el hilo tiene ya una adecuada torsión Z resistirá la torsión adicional. En cambio si el hilo tiene torsión S, puede destorcerse y romperse.

Figura 4.123

La simple observación a simple vista o con una lupa del hilado o del sentido por donde se desenrolla la “canilla” o la inclinación del “viajero” en el “anillo” de una continua, nos permitirá apreciar el sentido de la torsión insertada o que se está insertando (ver Figura 4.124).

Figura 4.124

6.6.0- CANTIDAD E INTENSIDAD DE TORSIÓN

Un hilado torsionado está en una situación de equilibrio entre las fuerzas de fricción y las fuerzas de recuperación elástica de las fibras que componen el hilado (Figura 4.125). Las primeras tienden a mantener la torsión del hilado y dependen del coeficiente de fricción y del área de contacto interfibrilar. Las segundas tienden a destorcer el hilado y dependen del módulo de Young torsional y de la longitud y sección de las fibras.

l = largo de la fibra

T = torsiones por unidad de longitud o “CANTIDAD DE TORSIÓN” o simplemente “TORSIÓN”

P = longitud por unidad de torsión o “paso de torsión” (P = 1/T)

D = diámetro del hilado

ββββ

= ángulo de torsión

tg

ββββ

= INTENSIDAD DE TORSIÓN

F = fuerza de torsión sobre la fibra en el equilibrio. Varía a lo largo de la fibra y en sus extremos vale cero.

F cos

ββββ

es la componente de F que resiste las tracciones aplicadas longitudinalmente al hilado. Si la torsión aumenta,

ββββ

aumenta, cos

ββββ

disminuye y la resistencia a la tracción del hilado

disminuye.

F senββββ es la componente de F tangente a la sección del hilado. F senββββ junto con F cosββββ generan resultantes radiales R, dirigidas hacia el núcleo o eje longitudinal del hilado, compactándolo y favoreciendo la fricción interfibrilar (ver Figs.4.126 y 4.127). Si la torsión aumenta, sen

ββββ

aumenta y la resistencia a la tracción del hilado también aumenta.

Por tanto la resistencia a la tracción del hilado en función de la torsión, pasa por un máximo

(ver Fig. 4.128). En general, la cantidad de torsiones que se inserten a un hilado, no conviene que superen las correspondientes a la región anterior inmediata al máximo.

El ángulo θθθθ - formado por las componentes tangenciales de cada punta de fibra - depende del largo l de las fibras. Cuanto mayor l, mayor ángulo θθθθ y mayores las componentes radiales R. Cuando θθθθ = 360º tendremos un efecto de “lazo” (ver Fig. 4.129). En iguales condiciones, entonces, los hilados de fibras largas necesitan menos torsión que los de fibras más cortas. Por otra parte (ver Fig. 4.130), la intensidad de torsión se define como la tg

ββββ

=

ππππ

D / P =

ππππ

D T,

pues P = 1/T. Entonces, para hilos distintos pero de igual “paso de torsión” P o igual “cantidad de torsión” T, la “intensidad de torsión” (tg

ββββ

) es directamente proporcional a los diámetros de sus secciones:

tg

ββββ

1=

ππππ

D1 T ; tg

ββββ

2=

ππππ

D2 T

∴

∴

∴

∴

tg

ββββ

1/ tg

ββββ

2= D1 / D2

Será necesario entonces emplear más intensidad de torsión, o gastar más energía, para insertar la misma “cantidad de torsión” T en un hilo grueso que en uno fino (ver Fig. 4.130). Para hilos distintos pero de igual “intensidad de torsión”, tg

ββββ

, la “cantidad de torsión”, T, es inversamente proporcional a los diámetros de sus secciones:

tg

ββββ

=

ππππ

D1 T1 ; tg

ββββ

=

ππππ

D2 T2

∴

∴

∴

∴

D1 / D2 = T2 / T1

A pesar de que dos hilos tengan la misma “intensidad de torsión” tg

ββββ

, el hilo más grueso tendrá menor “cantidad de torsión”, T.

En una mecha irregular, p. ej. los tramos gruesos tendrán menor “cantidad de torsión”, T, que los tramos delgados. Como ya vimos, los hilados producidos en selfactina son más regulares porque las partes gruesas, que tienen menos torsión, se estiran más que las finas. La inserción de torsión con estirado simultáneo de la selfactina resulta equivalente, entonces, a una auto-regulación.

Figura 4.126 Figura 4.127

Resultante radial Sección del hilado y resultantes radiales

Figura 4.128 Figura 4.129

Al aumentar las torsiones insertadas, la resistencia Sección de hilado con el ángulo θθθθformado por a la tracción primero aumenta y luego disminuye, las fuerzas tangenciales aplicadas en cada punta de pasando por un máximo. fibra

Figura 4.130

6.7.0- ÍNDICE DE TORSIÓN (ver también Secciones 11.2.0 y 11.3.0)

Es muy conveniente establecer una relación entre el título y las torsiones de un hilado, de manera de disponer de un índice de comparación o criterio de similitud entre hilados distintos. El “índice de torsión” es un índice empírico que cumple con esa función. Para los hilados de algodón se define un “índice de torsión”:

αααα

e =T/

√√√√

N e (T como torsiones por pulgada y Ne título en número inglés). Para los hilados de lana se acostumbra usar habitualmente:

αααα

m =T /

√√√√

N m (T como torsiones por metro y N m título en número métrico). A

αααα

m se le designa a veces con la letra K. Un índice de torsión métrico sería:

αααα

t =T/

√√√√

tex (T como torsiones por metro).

Según su uso o aplicación un hilado debe tener un “índice de torsión” apropiado (dependiendo de la longitud de fibra que compone el hilado) (Ver Tabla 4.9 y Secc.492).

TABLA 4.9 * INDICES DE TORSIÓN

TELAS PLANAS, urdimbre TELAS PLANAS, trama TEJIDO DE PUNTO

FIBRA

αααα

e

αααα

m

αααα

t

αααα

e

αααα

m

αααα

t

αααα

e

αααα

m

αααα

t

Corta 4,0-5,0 120-150 3800-4800 3,2-3,8 100-115 3170-3650 - - -

Media 3,8-4,5 115-135 3650-4300 3,0-3,5 90-105 2860-3350 2,5-3,0 75-90 2400-2860

Larga 3,4-3,8 100-115 3170-3650 2,5-3,0 75-90 2400-2860 2,2-2,6 65-80 2050-2550

Hasta ahora hemos considerado hilaturas tradicionales”, donde las torsiones se insertan de afuera hacia adentro, es decir desde la vaina al núcleo del hilado. Veremos que en los sistemas modernos de hilatura no tradicional, como las de “cabo abierto” (“open end”), las torsiones por el contrario se insertan de adentro hacia afuera o sea desde el núcleo a la vaina del hilado (ver Secc. 490, (“Hilatura

No Convencional”

BIBLIOGRAFÍA:

1) “Spun Yarn Technology”, Eric Oxtoby, Butterworths, Borough Green, Sevenoaks, Kent, TN15

8PH, England, 1987. 2) “A Practical Guide to Ring Spinning”, W. Klein, The Textile Institute, manual of Textile Technology, 1987.

2) “Innovative approach to high-speed spinning using a magnetically-elevated spinning ring” Faissal abdel-hady, Yehia el Mogahzy, sherif abuelenin*, and Rabab Abdel-kader textile engineering department, Auburn University, Auburn, al 36849, U.S.A.