Porque é que a tensão da banda varia durante a rebobinagem?

A tensão da banda varia durante a rebobinagem porque a bobina de recolha é um alvo em movimento: o raio cresce do tubete até à bobina cheia e com ele mudam a velocidade superficial, o binário exigido e o estado de tensão interna. Numa cortadora longitudinal, numa rebobinadora ou numa máquina de revestimento, «tensão constante» é um objetivo que o sistema persegue permanentemente, não um número fixo. Os dois eixos que contam — o tempo à medida que a bobina se forma e o raio do centro para a periferia — explicam a maior parte do desvio observado do lado da recolha.

Este guia aborda as razões físicas pelas quais a tensão de recolha nunca é plana, como distinguir um cone (taper) desejável de um problema real e que regulações do controlador automático de tensão da banda ou que dimensionamento da embraiagem de pó magnético a mantêm sob controlo. Para diagnosticar oscilação, veja Tensão da banda instável: causas e soluções.

A bobina de recolha é um alvo em movimento

O raio R da bobina nunca é constante — começa num tubete de 3 polegadas e pode atingir 600–800 mm no final. Todas as grandezas dependentes de R acompanham esse crescimento.

• A velocidade superficial aumenta com o raio. V_superfície = ω × R. Mantendo a velocidade do eixo constante, o estiramento contra a linha cresce à medida que a bobina engorda; uma rebobinadora afinada reduz a velocidade do eixo para manter a velocidade superficial — e a tensão — estáveis.
• O binário exigido aumenta com o raio. O binário de enrolamento é T = F × R, pelo que, para manter F quando R duplica, o atuador tem de fornecer o dobro do binário. Está a reprogramar a saída ao longo de toda a recolha.

Ou seja, o controlador persegue um raio variável e não um valor constante. Um desvio suave que acompanhe a formação da bobina aponta primeiro para estes termos de raio, não para um sensor defeituoso.

Porque é que o binário exigido continua a subir

Como T = F × R, o binário é mínimo no tubete e máximo na bobina cheia. Uma embraiagem de pó magnético ou um servo dimensionados para o binário do núcleo saturam à medida que a bobina cresce, o laço perde autoridade, a tensão superficial cai, as voltas exteriores ficam frouxas e a bobina telescopa ou enrola mole. Dimensione para o valor da bobina cheia, como descrito em Como escolher um sistema de controlo de tensão da banda a respeito do orçamento por zonas.

A mesma lei aplica-se ao contrário na desbobinagem: o travão precisa do maior binário na bobina cheia e do menor no tubete, pelo que o travão de pó magnético e a embraiagem de recolha puxam em sentidos opostos através da banda.

A velocidade superficial de recolha não pára de mudar

Se a rebobinadora não corrigir a rotação do eixo, o aumento da velocidade superficial eleva o estiramento entre desbobinagem e recolha, surgindo como uma subida lenta de tensão no sensor de recolha mesmo com controlo de binário perfeito. O controlador compensa reduzindo a velocidade do eixo à medida que R cresce; o resíduo é pequeno numa bobinadora servo e maior numa recolha por embraiagem a velocidade fixa, o que explica por que razão as linhas com embraiagem apresentam mais cone. Conheça a sua arquitetura para saber até que ponto a tensão pode ser plana.

Tensão em cone: a variação que se procura

Nem toda a variação é defeito. A tensão em cone é uma redução deliberada e programada da tensão de recolha à medida que a bobina se forma, normalmente expressa em percentagem da tensão no núcleo. Aplica-se porque materiais macios ou extensíveis não suportam a tensão máxima até à bobina cheia:

• Tubetes esmagados. Uma tensão elevada nas últimas voltas comprime tubetes de parede fina ou de cartão.
• Deslizamento entre camadas e bloqueio. O poliéster e o polipropileno relaxam sob tensão mantida: as camadas exteriores fluem sobre as internas, dando origem a linhas de deslizamento ou a bloqueio, em que as camadas chegam a soldar-se.
• Telescopagem. Voltas exteriores duras sobre um núcleo mole produzem bordos em escada.

Um cone típico mantém 100% no núcleo e desce até 80–90% na bobina cheia para filmes, ficando perto de 100% para cartão rígido. O perfil define-se no controlador automático de tensão da banda; um cone errado — demasiado em material rígido, insuficiente em filme — é uma causa frequente de defeito.

Material	Perfil de cone (núcleo → bobina cheia)	Motivo
Filme de poliéster / BOPP	100% → 80–85%	Relaxa e bloqueia sob tensão mantida
Papel fino / não tecido	100% → 85–90%	Baixa resistência ao esmagamento, compressível
Folha de alumínio	100% → 95%	Rígida, mas sensível em superfície
Cartão / laminado	100% → 98–100%	Mantém a tensão sem fluência

Os materiais rígidos admitem um perfil plano, com pouco cone e pouca relaxação; já os extensíveis — filmes, não tecidos finos e materiais com face de alumínio — exigem cone e controlo dependente do tempo, pelo que a sua curva é deliberadamente inclinada. Adapte o perfil ao módulo do material em vez de forçar todas as bandas pelo mesmo programa a 100%.

Tensão entre camadas e o gradiente na bobina enrolada

A tensão também varia através da espessura. Cada volta exterior comprime todas as interiores, pelo que o núcleo suporta a pressão radial de toda a bobina; nos materiais viscoelásticos, essa tensão redistribui-se com o tempo.

• Filme de poliéster continua a relaxar durante horas após o enrolamento; uma bobina enrolada em perfil plano pode revelar mais tarde ondulação ou faixas frouxas. Um cone controlado e uma pausa de baixa tensão antes do corte atenuam o efeito.
• Papel fino e não tecido comprimem-se, pelo que uma tensão elevada deforma de forma permanente as camadas internas e o núcleo: a bobina parece frouxa por fora e está esmagada por dentro.
• Laminados rígidos resistem a este fenómeno e exigem pouco ou nenhum cone.

Se as bobinas acabadas mudam de forma depois de saírem da máquina, o problema está no gradiente e não na leitura superficial. Um sensor de tensão de chumaceira ou um sensor de tensão de banda de eixo passante no rolo de pressão dão o valor à superfície; só o programa de enrolamento controla o gradiente.

Erros que agravam a variação

1. Dimensionar a embraiagem para o binário do núcleo. Satura na bobina cheia e a tensão colapsa nas voltas exteriores. Dimensione para a bobina cheia, como em Como escolher um sistema de controlo de tensão da banda.
2. Tensão constante num filme. Sem cone em poliéster ou em papel fino, os tubetes esmagados e as camadas bloqueadas são praticamente garantidos.
3. Ignorar o termo da velocidade superficial. Numa recolha por embraiagem a velocidade fixa, o aumento de V_superfície eleva o estiramento de forma silenciosa: corrija a velocidade do eixo e não o ganho.
4. Ler o sensor sem re-zerar na bobina cheia. O ângulo de enrolamento e o peso do rolo deslocam a leitura à medida que a bobina cresce; um falso desvio parece real. O guia Tensão da banda instável: causas e soluções trata estas verificações.

Como é um bom perfil de tensão de recolha

Uma recolha bem conduzida mostra uma tensão deliberadamente moldada:

• Arranca no valor alvo no núcleo e segue o cone previsto para o material até à bobina cheia.
• Mantém a velocidade superficial, reduzindo a rotação do eixo à medida que R cresce.
• Mantém a saída do atuador a meio da gama em ambos os extremos — nunca colada em 90%+ nem em 10%-.
• Inclui uma curta pausa de baixa tensão antes do corte nos filmes relaxáveis.

Se o traçado está plano num filme, o programa está errado; se oscila, recursa ao guia de diagnóstico. Para a anatomia do sistema, comece por O que é um sistema de controlo de tensão da banda?.

Perguntas frequentes

A tensão de recolha aumenta ou diminui à medida que a bobina se forma? Depende. O binário exigido aumenta (T = F × R), mas um bom programa reduz a tensão superficial através do cone. As recolhas por embraiagem sem cone tendem a perder tensão superficial no fim, porque o atuador satura.

Porque é que a minha bobina de filme telescopa mesmo com tensão «constante»? A tensão constante num filme viscoelástico sobrecarrega as voltas exteriores e esmaga as internas. Aplique um cone (aproximadamente 100% → 80–85% para poliéster) e uma breve pausa de baixa tensão antes do corte.

Posso usar o mesmo programa de tensão para papel e filme? Com maus resultados. O cartão rígido mantém uma tensão quase plana; os filmes e os não tecidos finos exigem cone e controlo da relaxação. Adeque o perfil ao módulo do material.

Como sei se a variação é um defeito ou apenas física? Se o desvio segue suavemente o perfil do diâmetro da bobina e o atuador se mantém na gama, é física: programe o cone. Se a tensão oscila ou o atuador bate num extremo, trata-se de um problema de dimensionamento ou de controlo, a diagnosticar com o guia de tensão instável.

Acertar o perfil de recolha

A tensão da banda varia durante a rebobinagem porque a própria bobina está a mudar: raio, velocidade superficial, binário exigido e estado de tensão evoluem em simultâneo. Construa o programa de enrolamento em torno dessa realidade — dimensione a embraiagem de pó magnético para o binário da bobina cheia, aplique o cone adequado e corrija a velocidade do eixo para manter a velocidade superficial. O «desvio» passa então a ser um perfil controlado e repetível.

A XW Machinery fornece a cadeia de recolha completa — controladores automáticos de tensão da banda, embraiagens de pó magnético, travões de pó magnético, sensores de tensão de chumaceira e sensores de tensão de banda de eixo passante — e dimensiona os atuadores para a bobina cheia, não para o núcleo. Envie-nos a velocidade da linha, o material e os diâmetros da bobina e recomendaremos um perfil de enrolamento e o hardware para o sustentar.