Longitud del voladizo

El método de longitud del voladizo, fue el primero en ser usado para evaluar indirectamente el cayente de los tejidos al reconocerse que la rigidez a la flexión de éstos tiene una gran influencia en su cayente (1). En éste método, el tejido simula el voladizo de una viga que al ser cargada por su propio peso se dobla y la secante que define sus extremos define un ángulo con la horizontal (ver figura 9-1).

Siendo “ ” la longitud de la muestra (voladizo), la longitud de curvatura “ ” se define como una función del ángulo de la secante:

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Y esta función del ángulo puede definirse como:

f (  ·



La rigidez a la flexión o curvatura se calcula mediante la siguiente expresión: = ·

donde:

= es la rigidez a la flexión (N.m) = masa superficial del material (g/m2) = longitud de curvatura (m)

Figura 9-1. Principio físico del método de la longitud del voladizo (50)

A partir de éste método (1), se han desarrollado diversos equipos basados en la longitud del voladizo como el “Shirley Stiffness Tester” (figura 10-1), que

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mide la longitud de voladizo “l” necesaria para que la probeta alcance una deformación correspondiente a un ángulo de la secante de 41,5º. La elección de éste ángulo está basada en que la longitud de curvatura es la mitad de la longitud del voladizo:

= 1,05 ≅ 1 ,

=

·

Y entonces la longitud de curvatura es una cierta medida de la rigidez a la flexión.

=

El equipo Shirley (51) descrito a continuación es el que se utiliza en la norma UNE 40-392-79 para la determinación de la rigidez a la flexión de un tejido que no posea deformaciones permanentes o presente una marcada tendencia a arrollarse por su extremo libre.

El fundamento de este ensayo consiste en retener una tira de tejido por un extremo, en posición horizontal, y se deja libre o en voladizo por el otro. Como consecuencia del peso del propio tejido, éste se flexa o dobla, aumentando dicho doblado al aumentar la longitud del voladizo. El procedimiento consiste en determinar la longitud de tejido en voladizo necesaria para que la flexión o doblado del extremo libre forme un ángulo fijo, con respecto a un plano horizontal.

Para la realización del ensayo se cortan como mínimo 4 tiras de 25 mm x 150 mm, en su sentido urdimbre y trama, respectivamente.

Las probetas se mantienen 24 horas sobre una superficie plana horizontal, en atmósfera normal (20º C ± 2º y 65 % ± 2 % de humedad relativa).

1-19 Figura 10-1. Aspecto del Shirley Stiffness Tester. (51)

Se coloca la probeta sobre la plataforma D del aparato descrito anteriormente, de forma que el extremo de la probeta coincida con el extremo de la plataforma D y de la regla graduada S.

Se hace deslizar hacia la derecha, la regla y el tejido sobre la plataforma D. Al quedar en voladizo el tejido se dobla por acción de su propio peso. Cuando el extremo de la probeta coincide con las líneas paralelas L1 ó L2, se lee sobre la

regla S la longitud del voladizo. El ensayo se repetirá para cada probeta colocada en las cuatro posiciones posibles (cada uno de sus extremos por el haz y por el envés).

Se determinan los siguientes parámetros: a) Longitud de curvatura ,

=

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donde,

= longitud de voladizo expresado de regla y tejido desplazados (valor medio de las mediciones llevadas a cabo) (cm)

= Peso por metro cuadrado del tejido (g/m2) = Grueso o espesor del tejido (mm)

= Longitud de curvatura en (cm)

= Rigidez a la flexión (mg · cm)

Puede obtenerse el valor medio total de la rigidez a la flexión G como la

media geométrica de la Rigidez a la flexión por urdimbre v y la Rigidez a la

flexión por trama T.

G = ·

Se puede calcular asimismo el Módulo de curvatura “q”, expresado en kg/cm2 mediante la siguiente fórmula:

= 12 10 ·

Como ya se ha indicado anteriormente el método del voladizo ha sido usado para la valoración indirecta y objetiva del cayente, no obstante se trata de una medida bidimensional que no refleja la naturaleza real del cayente que implica deformaciones en tres dimensiones y deformaciones de doble curvatura. A principios de los años 50 del siglo XX se compararon los resultados de la evaluación subjetiva de la rigidez a la flexión con cinco métodos de laboratorio de medición objetiva de éste parámetro (52). Los resultados obtenidos

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muestran que el ensayo de la longitud del voladizo propuesto por Pierce presenta la mejor correlación y en cuatro de los cinco métodos comparados presentaban una correlación significativa con la evaluación subjetiva.

En el año 1980 la empresa FRL Machines Inc., afirmó que su instrumento de medición de la flexión por el método del voladizo era capaz de determinar tanto la rigidez a la flexión de una hoja delgada como de tejidos textiles y otros materiales incluidas las alfombras. A partir de estos equipos se han hecho diversos desarrollos en términos de automatización.

El sistema FAST (Fabric Assurance by Simple Testing) desarrollado por el centro australiano CSIRO para la evaluación de la confeccionabilidad de los tejidos de calada de lana y mezclas utiliza un equipo llamado FAST-2 consistente en un medidor de la rigidez a la flexión por el método de la longitud del voladizo (54). El principio es muy similar al equipo Shirley antes descrito en el cual la probeta de tejido se flexiona por acción de su propio peso alcanzando una deformación de un ángulo de 41.5º respecto a la horizontal. La medida de las probetas (2,45 x 50 mm) es algo distinta que el Shirley y el sistema de medición de la deformación del tejido es totalmente electrónico. La probeta se desliza horizontalmente por un voladizo de tal forma que el tejido sobresaliente entra en una cavidad debiendo parar el avance del tejido cuando una señal luminosa nos indica que el tejido ha interceptado un haz de luz infrarroja inclinado a 41.5º respecto a la horizontal. Debajo de la probeta el tejido roza con un disco que mide el avance del tejido y por lo tanto la longitud del voladizo. Esta longitud (mm) se muestra en una pequeña pantalla y su valor numérico es enviado a un ordenador central que registra, en línea, todas las medidas realizadas por los distintos aparatos del equipo FAST (figura 11- 1).

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Figura 11-1. Esquema de funcionamiento del FAST-2 (54)

En 1990 se desarrolló un método indirecto de medida de la relación del momento de curvatura para tejidos (55). Al mismo tiempo se desarrolló un método para medir el perfil del cayente del voladizo. La probeta de tejido es sujetada por un extremo y sometida a la acción de su propio peso en un voladizo de tal forma que se registran las coordenadas deformadas. La ventaja de éste método es que se obtienen los datos del comportamiento de flexión no lineal inherente en la mayoría de tejidos, a diferencia del tradicional método del voladizo. La imagen del cayente obtenida mediante un sensor láser puede ser usada para la verificación de la simulación numérica de los resultados. En 1994 (56), se propuso una alternativa al equipo Shirley y FAST-2. El autor de la propuesta, hace hincapié que ambos equipos utilizan una barra o regla deslizante para arrastrar la probeta hacia el voladizo y constata las dificultades que ello genera en los tejidos de filamento continuo debido a la distorsión o deformación que se genera en la probeta por el bajo nivel de agarre de la regla deslizante sobre el tejido. Para evitar este problema el autor propone un instrumento de medida que combina los principios del equipo Shirley y FAST-2

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pero que utiliza un peine similar al utilizado en los equipos de clasificación de fibras.

Todos los instrumentos descritos hasta ahora presentan una aceptable correlación entre las propiedades de flexión de los tejidos y su aspecto visual evaluado subjetivamente, sin embargo no debemos olvidar que todos ellos son ensayos que miden las propiedades bidimensionales de los tejidos y como tales son métodos incapaces de discriminar entre una probeta de papel y otra de tejido que tengan la misma rigidez a la flexión. Este es el principal inconveniente que presenta el intento de caracterizar el cayente de un tejido a partir de sus propiedades bidimensionales.