Entender los conceptos básicos del manejo de la tensión, la clave para su control

Con el propósito de entender el concepto básico de control de tensión analizaremos en este blog las bases y criterios para la formación correcta de un rollo, de tal forma que podamos complementar, entender y atacar con un buen criterio los problemas que surgen en nuestra labor diaria de producción y proceso en nuestras plantas.

Haremos énfasis en las curvas o formas de tensión en las que podemos y debemos embobinar nuestros rollos.

Tensión y estrés van de la mano

El primer concepto básico que debemos tener en cuenta es que tensión y estrés van de la mano, y que en el mundo de los flexibles los rollos deben estar lo más relajados posible en cada uno de los procesos, de tal forma que el comportamiento en cada uno de ellos sea el apropiado, manteniendo sus propiedades físicas y químicas de forma adecuada, y garantizando su desempeño en los procesos productivos de los clientes.

Entender claramente ¿qué es torque?

El segundo concepto básico a tener en cuenta es visualizar muy claramente la definición de qué es torque, la cual tiene varias definiciones: capacidad de giro, capacidad de volteo, fuerza x distancia, etc. Torque es la capacidad disponible de volteo para hacer girar un elemento, pero que no debe confundirse con tensión.

¿Por qué es indispensable la tensión en el manejo de rollos?

• Para mantener la estabilidad lateral del material
• Remover y/o minimizar las arrugas
• Para que el material mantenga una superficie lisa y plana.
• Para que los rollos sean estables entre los procesos de producción y en las líneas de empaque de los clientes finales.

Torque y tensión

Hay otros aspectos a tener en cuenta cuando hablamos de torque y tensión:

• Todos los sustratos tienen una cierta cantidad de elasticidad, o la capacidad de ser estirados, naturalmente algunos son más elásticos que otros (como lo vimos en el blog de Febrero/2017).
• La tensión del sustrato es la cantidad de estiramiento a la que el material esta sometido.
• La tensión ideal de un sustrato depende del material a ser procesado, así como de la naturaleza misma del proceso.
• La clave es seleccionar la tensión adecuada para el material y el proceso.
• Tensión es la fuerza aplicada al material en la dirección de la máquina (Dirección MD).
• Puede ser reportada en tres formas:
  • Fuerza total :Lbs, Kilos
  • Fuerza lineal, que es la fuerza por unidad de ancho del material: PLI (libras/pulgada lineal)
  • Esfuerzo: Fuerza/ ancho x calibre (psi)

La tensión se produce cuando un rollo se  somete a fuerzas opuestas

El tercer concepto básico:  La tensión se produce cuando un rollo se somete a fuerzas opuestas; una que lo tira a lo largo de la máquina, y otra que le hace resistencia, tal como el freno de un desembobinador.

El embobinado de centro (embobinado de presión diferencial) es el más utilizado, en el manejo de rollos en empaques flexibles, y considera las siguientes variables críticas:

• El embobinado de centro es el que más prevalece en la actualidad, debido a que la presión de contacto puede bloquear algunos tipos de materiales.
• La fuerza de embobinado es tomada solamente del eje de reembobinado y transmitida al material a través del core y de las capas del material que está siendo embobinado.
• Esta fuerza puede ser creada por un motor eléctrico, hidraúlico o un embrague.
• Existen tres posibilidades en el embobinado de centro: tensión constante, torque constante o un intermedio entre los dos.
• El proceso de regulación del torque es a través del sistema de reembobinado diferencial.

Embobinado de presión diferencial

• El par o torque es transmitido a través del rollo, capa por capa, desde el núcleo o core hasta la capa exterior.
• Se forman puntos de presión por el peso del rollo sobre el nucleo, es decir el llamado esfuerzo de comprensión, que trabaja en dirección axial hacia el nucleo.
• Los rollos bien embobinados desarrollan una cierta capacidad de ejercer un nivel de par o torque que puede resistir un rollo sin que se produzca deslizamiento entre sus capas.
• Cada capa  (vuelta) actúa como un núcleo para la siguiente vuelta.

Estructura de un rollo

• El rollo debe embobinarse duro cerca al núcleo, puesto que cada vuelta actúa como un núcleo para la siguiente vuelta.
• La transición del rebobinado, embobinado duro cerca al núcleo a embobinado más suave en el exterior del rollo, debe ser suave.
• Aumentos súbitos de tensión pueden ocasionar que el rollo sea muy inestable.

Tipos de embobinado (tensión constante, escalonada y torque constante)

Tipos de presión dentro de un rollo embobinado

• Presión radial: Las capas de arriba empujan hacia abajo; el núcleo y las capas inferiores empujan hacia arriba.
• Tensión en “Dirección Máquina” (DM): Tensión aplicada al rollo durante el proceso de rebobinado.
• Compresión en Dirección Máquina (DM): Deficiencia en la tensión DM en una(s) capa(s), producen bajas fuerzas de compresión que pueden causar ondulación
• Esfuerzos radiales muy bajos producen telescopeo y problemas de manejo.
• Esfuerzos radiales muy altos producen bloqueo y pérdida de volúmen.
• Esfuerzos tangenciales están en la dirección DM.
• Si el esfuerzo tangencial es muy bajo se producen arrugas
• Si el esfuerzo tangencial es muy alto se producen deformaciones permanentes (ondulaciones) o ruptura del material.
• La presión es más alta en el core
• La presión está prácticamente nivelada a través de todo el rollo
• La mayoría de los defectos provienen del esfuerzo de compresión
• La última capa está en tensión pero la el rollo en su mayoría está en compresión MD

Con este post hemos concluido lo referente a control de tensión y su manejo. En nuestro próximo post iniciaremos con un nuevo tema del mundo de los empaques flexibles.

Vamos a profundizar en lo que los distingue en las estanterías y les da un elemento diferenciador: La impresión.

Veremos inicialmente los tipos de impresión utilizados tradicionalmente en flexibles, como son flexografía y rotograbado, y estudiaremos cada tecnología desde los conceptos básicos: procesabilidad, interacción con las materias primas utilizadas, y el análisis y solución a problemas más comunes. Iniciaremos con la flexografía.

Hasta pronto.