El bobinado y desbobinado de las bobinas, así como los métodos para manipularlos, juegan un papel crucial en la eficiencia operativa total y la seguridad en las modernas máquinas de tisú actuales.
El progreso hacia una mayor calidad, velocidad y eficiencia en la industria del tisú se realiza continuamente en una serie de pasos. Algunos son bastante grandes, como el proceso TAD, NTT, el secador Yankee de acero o la prensa de zapata. Otros son bastante pequeños y no siempre reciben mucha atención. Esto no se debe a que no sean importantes, sino a que desempeñan un papel auxiliar o de "actor secundario" en el proceso de mejora de la eficiencia.
Un ejemplo de estos "actores secundarios" es el eje expansible que se utiliza para manejar las bobinas en casi todas las máquinas de tisú y líneas de converting modernas. A medida que las velocidades de las máquinas de tisú aumentaron notablemente en las últimas décadas, la manipulación de las bobinas que salen al final de la máquina se convirtió en un cuello de botella debido al incremento del tonelaje. Y, más concretamente, en los ejes y mandriles sobre los que se enrollan las bobinas.
El bobinado es crucial para la calidad del producto
El bobinado y desbobinado del papel tisú desempeña un papel fundamental en la calidad final del producto de papel. La suavidad y el volumen son dos de las propiedades más importantes del tisú, y el bobinado tiene un impacto significativo en ambas características. Aunque la ciencia del bobinado está más allá del alcance de este artículo, es importante señalar que juega un papel esencial en la calidad final del papel.
El bobinado y desbobinado de la bobina de papel siempre se ha realizado en algún tipo de eje. Tiempo atrás, el papel se adhería al eje para ser bobinado. Con los años, se han utilizado mandriles de cartón o incluso de plástico para enrollar las bobinas de tisú, con un eje rotativo insertado en el núcleo, y luego el tisú se adhería al exterior del mandril para iniciar la formación del carrete.
Esto ayudó a acelerar bastante el proceso, pero aún quedaba el eje que necesitaba ser extraído del interior del núcleo. Así, las máquinas de papel se vendían con 20 o 30 ejes que se movían desde la máquina de papel hasta las operaciones de converting de la planta.
Aparición de los ejes expansibles
Dando el siguiente paso en la mejora de la eficiencia, se desarrollaron ejes expansibles que incluían chavetas de goma que incrementaban el diámetro del eje para sujetar el núcleo de manera segura, evitando que se deslizara o moviera lateralmente durante el proceso de bobinado y desbobinado. En ese momento, la expansión de las chavetas se realizaba mecánicamente mediante pernos en el extremo del rodillo, que se giraban en una dirección para expandirlos y en la dirección opuesta para retraerlos. Una vez retraídos, el eje podía extraerse para ser utilizado en la siguiente bobina.
A partir de la década de 1980, Svecom PE en Italia comenzó a trabajar en un eje expansible neumático en el cual una única válvula neumática alimentaba aire a una serie de cámaras que se extendían a lo largo de las chavetas largas de goma para sujetar el mandril. Para retraerlos, se liberaba el aire de la válvula para desinflar las cámaras. Esto aceleró considerablemente el proceso de sujeción y liberación del mandril.
Riesgos de la válvula única
Sin embargo, se observó que depender de una sola válvula para mantener en su lugar la gran bobina era arriesgado. Si se producía una fuga en cualquier parte del sistema de cámaras, tuberías o válvula, todas las chavetas largas se retraían. Esto significaba que la bobina jumbo, pesada y de rápida rotación podía empezar a rebotar en el eje o moverse de un lado a otro. Esto presentaba un riesgo de incendio y el peligro de que eventualmente pudiera salirse de control, saltando fuera de la máquina.
Las preocupaciones de seguridad sobre las bobinas fuera de control y los posibles peligros relacionados con incendios y la protección de los trabajadores llevaron a reconsiderar los ejes. Llevando el eje expansible neumático un paso más allá, Svecom desarrolló y patentó un eje expansible neumático de válvulas múltiples independientes, en el que todas las válvulas operan de forma independiente con válvulas de retención internas. De este modo, si hay un fallo en una sección del sistema neumático, el resto de chavetas largas permanecen en su lugar y el mandril sigue sujetado de forma segura, incluso a velocidades periféricas muy altas.
Válvulas neumáticas múltiples independientes hacen el trabajo
En un eje típico, hay de 24 a 28 chavetas largas o más, y cada uno tiene una válvula y un tubo de goma que lo infla. Para inflar, el aire a alta presión mueve un pistón que acciona cada válvula interna individual. Esto infla una cámara de goma que hace que la chaveta larga de goma y las chavetas de centrado de sujeción se expandan contra el mandril, sujetándolo de manera segura.
El extremo del eje tiene tres puertos para aire y, con los años, el proceso se ha vuelto altamente automatizado, con tres pasos para centrar, sujetar y liberar el mandril y el eje:
- Inflar las chavetas largas de centrado.
- Inflar las chavetas largas de sujeción de goma.
- Desinflar todas las chavetas largas a la vez.
Las fases de inflado y desinflado se controlan mediante válvulas accionadas neumáticamente, y el tiempo de operación puede ajustarse según las necesidades específicas del proceso.
El eje expansible neumático se convierte en estándar de la industria
Desde su introducción, el eje expansible neumático de múltiples válvulas independientes ha sido ampliamente aceptado, tanto entre los fabricantes de papel tisú como entre los proveedores de máquinas de papel. Con esta solución, cada máquina de papel necesita solo un mínimo de 2 a 5 ejes expansibles en lugar de los 20 a 40 ejes revestidos de goma anteriores. Los mandriles pueden ser de papel, plástico, fibra o acero, y la operación segura del eje expansible reduce los daños en los mandriles.
El diseño neumático de válvulas independientes no tiene restricciones de velocidad, lo cual es una gran ventaja sobre el diseño mecánico anterior, que está limitado en velocidad debido a que las partes pueden desprenderse a velocidades de rotación muy altas.
El Sr. Flavio Marin de Svecom afirma que el diseño del eje tiene un rendimiento más alto y seguro porque es muy fácil de quitar del mandril, y también porque puede ser automatizado con un sistema de manejo para desinflar y extraer el eje. Pero la ventaja clave del sistema de múltiples válvulas independientes es que, si falla una válvula, no hay problema, ya que todas las demás permanecen infladas sujetando el mandril.
"Como resultado, estamos suministrando estos ejes tanto a los fabricantes de papel tisú, es decir, directamente a las fábricas, como a los fabricantes de máquinas de papel. Actualmente, entre el 90% y el 100% de todas las máquinas de doble ancho (5,6 metros de ancho) utilizan esta solución."
El cambio generacional presenta desafíos
Una preocupación que Marin observa en la industria es el cambio generacional que está ocurriendo en los departamentos de compras o ingeniería, donde personas jóvenes muy competentes están asumiendo roles clave, pero no siempre tienen un entendimiento de las diferencias entre configuraciones de válvula única o múltiple.
"Necesitamos tomarnos el tiempo para discutir las diferencias sutiles pero significativas, y el impacto que pueden tener en la eficiencia y la seguridad en las operaciones. Básicamente se reduce a leer un plano y hablar con el personal de operaciones para obtener ese entendimiento."
Según Marin, un eje de válvula única puede costar quizás un 5-10% menos que los ejes de múltiples válvulas, lo que puede hacerlos atractivos inicialmente. "Pero eso puede causar problemas más adelante. Hemos visto casos donde se elige un eje de válvula única y luego el cliente regresa más tarde al sistema de múltiples válvulas. A pesar de la diferencia de coste, a favor del sistema monoválvula, cuando se suman los problemas, el tiempo perdido y la pérdida de tonelaje que puede resultar con una solución de válvula única, el costo es mucho mayor."
En HERREKOR nuestros técnicos comerciales y nuestros ingenieros de aplicación, con una formación específica y una amplia experiencia diseñando y calculando acoplamientos para todo tipo de transmisiones, estamos a su disposición para asesorarle y seleccionar la solución que mejor se adapta a su necesidad.
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Fuente SVECOM