en el decenio de 1960. Pero no fue hasta comienzos del decenio de 1990 cuando la industria algodonera comenzó a aceptar la clasificación con instrumentos de un modo más general. En 1991, el USDA implantó la clasificación con instrumentos del 100% de los cultivos estadounidenses. La clasificación del USDA incluye en la actualidad mediciones de la longitud media de la mitad superior, el índice de uniformidad de longitud, la resistencia, el micronaire, el color Rd/+b y el porcentaje de basura de la zona. También en las operaciones de clasificación en todo el mundo se ha adoptado la clasificación con instrumentos. Cuando se utilizan instrumentos para clasificar el algodón, hay varios elementos imprescindibles para garantizar resultados precisos y exactos. Estos elementos incluyen normas sobre la calibración, condiciones del laboratorio, acondicionamiento de las muestras y procedimientos para verificar la precisión de los instrumentos.
Normas sobre instrumentos
A fin de garantizar la integridad de cualquier sistema de clasificación deben aplicarse normas oficiales y procedimientos normalizados en todo el sistema. Las normas sobre instrumentos se refieren a los algodones utilizados para la calibración con instrumentos y/o la verificación del nivel de prueba. Las normas aceptadas a nivel internacional para la clasificación con instrumentos son las Universal HVI Cotton Standards (normas universales sobre la medición del algodón por instrumento de alto volumen) que son elaboradas y difundidas por el USDA. Estas normas incluyen algodones de calibración para hacer mediciones del micronaire, la longitud media de la mitad superior, el índice de uniformidad de longitud y la resistencia. El USDA proporciona asimismo azulejos de calibración del color y normas universales sobre la medición del color por las HVI (Universal HVI Colour Standards) para comprobar los niveles reales de las pruebas de color del algodón. Al igual que las normas para clasificar el algodón Upland, las normas sobre los instrumentos del USDA son normas universales reconocidas en el Universal Cotton Standards Agreement (Acuerdo sobre las normas universales para el algodón).
El algodón seleccionado para ser utilizado en la calibración con instrumentos debe pasar estrictos procedimientos de selección. Como primer paso, el USDA realiza una amplia búsqueda en todos los cultivos estadounidenses y examina los datos de clasificación de los instrumentos. El objetivo es encontrar lotes de balas de algodón con propiedades de fibra dentro de la gama deseada. Las balas candidatas son adquiridas a los productores o comerciantes y enviadas al USDA. Estas balas son sometidas a una prueba rigurosa con instrumentos para verificar su uniformidad y establecer los valores estándar. Las balas que pasan las estrictas normas del USDA para ser aceptadas constituyen la norma para su uso como algodón de calibración.
Establecimiento de valores del algodón de calibración
Las balas seleccionadas como normas de calibración deben reunir, además de un alto grado de uniformidad de la fibra dentro de la bala, determinados requisitos de longitud y resistencia para poder ser utilizadas con dicho fin. Por ejemplo, una bala de algodón Upland con una calibración de longitud/resistencia típica tendrá una longitud y una resistencia de 1,17" (29,7 mm) y 33 g/tex aproximadamente. Una bala de algodón Upland de calibración corta/débil tendrá una longitud y una resistencia de 1,00" (25,4 mm) y 23 g/tex aproximadamente.
Actualmente hay seis laboratorios que colaboran en el establecimiento de los valores de los algodones de calibración universal por HVI (Universal HVI Calibration Cottons). Éstos son cuatro laboratorios del USDA, un laboratorio independiente estadounidense y un laboratorio independiente internacional. Estos dos laboratorios independientes están obligados a operar bajo las mismas especificaciones estrictas que el USDA para poder participar en el proceso de establecimiento de los valores. Como mínimo, son necesarias entre todos los laboratorios unas 120 pruebas de cada bala para establecer los valores. Los resultados de los laboratorios son recopilados y analizados para confirmar la uniformidad de cada bala y determinar los valores estándar antes de aceptar la bala como algodón de calibración. En las pruebas se incluye, a modo de referencia, muestras establecidas con anterioridad como algodones de calibración, junto con otras muestras de balas candidatas. Los algodones de referencia ofrecen el baremo necesario para el establecimiento de valores precisos. Si los resultados de la prueba en una bala no entran en los límites prescritos, se rechaza la bala. Si una bala supera todos los requisitos de la prueba, se acepta la bala y se envasa en pequeños fardos de cinco libras (2,27 kg) para su distribución como algodón de calibración universal por HVI.
Calibración de instrumentos
Los instrumentos son calibrados para medir la longitud media de la mitad superior, el índice de uniformidad de longitud, el micronaire y la resistencia, utilizando para ello algodones de calibración universal por HVI. El USDA ha establecido azulejos que se utilizan para calibrar las mediciones de color y de basura. La calibración de cada factor debe realizarse a intervalos regulares. El USDA recomienda las siguientes tolerancias de calibración para la prueba con instrumentos:
Tolerancia de calibración para la determinación con instrumentos
Micronaire (unidades) ±0,100
Color Rd (unidades) ±0,400
Color +b (unidades) ±0,400
Basura (% de la superficie) ±0,050
Longitud (pulgadas) ±0,007
Uniformidad (%) ±0,700
Resistencia (g/tex) ±0,500
Acondicionamiento de los laboratorios
Las condiciones atmosféricas influyen en la medición de las propiedades de la fibra de algodón, por lo que es necesario controlar estrictamente la temperatura y la humedad relativa en los laboratorios de clasificación. La temperatura debe mantenerse en 21 grados Celsius (70 grados Fahrenheit), más menos 1 grado Celsius (más menos 2 grados Fahrenheit), y la humedad relativa, en el 65%, más menos un 2%. Para las normas internacionales de la ASTM sobre acondicionamiento de laboratorios para la clasificación del algodón (ASTM International Lab Conditioning Standards for Cotton Classification) véanse las Normas sobre acondicionamiento y examen de productos textiles (Standard Practice for Conditioning and Testing Textiles), ASTM D1776-04 de ASTM International.
Acondicionamiento de las muestras
Antes de proceder a la prueba con instrumentos, es necesario acondicionar las muestras de algodón para equilibrar el contenido de humedad con arreglo a las condiciones atmosféricas aprobadas. El contenido de humedad de las muestras debidamente acondicionadas será del 6,75%–8,25% (peso en seco). Para el acondicionamiento de las muestras existen dos métodos: acondicionamiento pasivo y acondicionamiento activo.
En el acondicionamiento pasivo, las muestras de algodón se colocan en capas delgadas sobre bandejas con la base perforada para permitir la circulación del aire. Las muestras deben quedar expuestas a unas condiciones atmosféricas estándar durante 48 horas para garantizar su total acondicionamiento.
En el acondicionamiento activo se utiliza un dispositivo que acelera el proceso, y que consiste en aplicar un chorro de aire en las condiciones atmosféricas estándar a través de la muestra hasta alcanzar el contenido de humedad idóneo para el examen. Según el tipo de dispositivo de acondicionamiento rápido que se utilice, el tiempo necesario para el correcto acondicionamiento de las muestras puede ser de apenas unos 10 minutos.
Es necesario comprobar el contenido de humedad de las muestras acondicionadas antes del proceder al examen con instrumentos para garantizar que el contenido de humedad es el adecuado.
Procedimientos de verificación de los instrumentos
Una condición fundamental de todo sistema de clasificación del algodón debe ser que los instrumentos de clasificación que se utilicen cumplan unos requisitos mínimos en materia de rendimiento. Los instrumentos de nueva adquisición deben ser evaluados mediante una serie de pruebas exhaustivas antes de ser aceptados y utilizados. Por otra parte, los instrumentos deben ser sometidos a nuevas evaluaciones anuales, a ser posible antes del comienzo de la temporada de clasificación. También deben realizarse pruebas para verificar la precisión y exactitud de las mediciones con instrumentos. El término “precisión” se refiere a la capacidad de un instrumento de producir la misma medición una y otra vez. El término “exactitud” se refiere a la fiabilidad con que un instrumento mide una propiedad determinada con respecto a su valor real.
Longitud de fibra
La longitud media de la mitad superior es la longitud media de la mitad compuesta por las fibras más largas. Se mide en centésimas de pulgada y en milímetros. Para fines comerciales, la longitud del instrumento suele convertirse en la longitud de fibra. En el cuadro 2.4 puede verse la conversión de pulgadas en longitud de fibra. La longitud del instrumento base se determina pasando un pequeño mechón de fibras paralelas, lo que comúnmente se denomina “barba”, a través de un punto de detección. La barba consiste en fibras de algodón extraídas de una muestra, que se sujetan con una pinza y se peinan y cepillan para alinearlas de manera que queden paralelas entre sí.
La longitud de la fibra viene determinada principalmente por la variedad, pero la exposición de la planta a temperaturas extremas y la escasez de agua o de nutrientes pueden acortar la longitud. Una limpieza y/o un secado excesivos en la desmotadora también pueden tener como consecuencia una menor longitud de fibra. La longitud de la fibra afecta a la resistencia, la uniformidad del hilo y al rendimiento del proceso de hilado. La longitud de la fibra influye asimismo en la finura del hilo que se obtiene a partir de determinadas fibras.
Índice de uniformidad de longitud
El índice de uniformidad de longitud (IUL) es la relación que existe entre la longitud media y la longitud media de la mitad superior de las fibras, y se expresa en porcentaje. Si todas las fibras en la bala tuvieran la misma longitud, la longitud media y la longitud media de la mitad superior serían las mismas, y el IUL sería del 100%. Sin embargo, la variación de la longitud de las fibras de algodón es algo natural, y el IUL siempre será menor del 100%. En el cuadro 2.5 se indica cómo debe interpretarse el IUL.
El IUL repercute en la uniformidad y la resistencia del hilo y en el rendimiento del proceso de hilado. Asimismo está estrechamente relacionado con el contenido de fibras cortas (que miden menos de ½" o 12,5 mm). El algodón con un IUL bajo es probable que tenga un porcentaje elevado de fibras cortas. Las fibras cortas son eliminadas en su mayoría como residuos, y las que permanecen tienden a aglomerarse durante el estirado (prensión y estiramiento a velocidad creciente) y forman puntos gruesos en el hilo. Los hilos con puntos gruesos no son uniformes y no se utilizan para elaborar productos de alta calidad. Las fibras cortas reducen la resistencia de los hilos hilados con anillos y los puntos gruesos suelen coincidir con los puntos débiles del hilo. Las aglomeraciones de fibras cortas pueden causar interrupciones del proceso conocidas como ends down.
La rotura de fibras durante el proceso de desmotado puede reducir el IUL aumentando el contenido de fibras cortas. Al separar las fibras de la semilla en el desmotado, algunas fibras se rompen en algún punto distante de la semilla, en cuyo caso hay que retirar dos pedazos. La rotura de las fibras puede producirse también en las limpiadoras de fibra. Las fibras inmaduras ofrecen menos resistencia a la rotura que las fibras maduras. El IUL de un algodón con un micronaire bajo es comparativamente más bajo que el del algodón con un micronaire alto. La resistencia de la fibra afecta también a la resistencia a la rotura. El algodónmás fuerte suele tener un IULmás alto que los algodonesmás débiles.
Resistencia de la fibra
Las mediciones de la resistencia se efectúan sobre la misma muestra o barba de algodón utilizada para medir la longitud de fibra. La barba se sujeta con dos juegos de pinzas separadas entre sí a una distancia de 1/8" y se mide la fuerza necesaria para romper las fibras. La resistencia se mide en gramos por tex (g/tex). La unidad tex equivale al peso en gramos de 1.000 metros de fibra. Por consiguiente, la resistencia obtenida es la fuerza en gramos necesaria para romper un haz de fibras de 1 tex. El cuadro 2.6 puede servir de guía para interpretar las mediciones de la resistencia de la fibra.
Existe una fuerte correlación entre la resistencia de la fibra y la resistencia del hilo. Por otra parte, el algodón con una alta resistencia de fibra es más probable que resista a la rotura durante el proceso de manufactura. La resistencia de la fibra viene determinada principalmente por la variedad, aunque puede verse afectada por la falta de nutrientes de la planta y por las condiciones meteorológicas; la influencia de unas condiciones de cultivo adversas es, sin embargo, menor que en el caso de la longitud y el micronaire.
Micronaire
El micronaire mide la finura y la madurez de la fibra. Se utiliza un instrumento de corriente de aire a un flujo fijo para medir la permeabilidad al aire de una masa constante de fibras de algodón comprimidas. El flujo de la corriente de aire que pasa a través de la muestra de fibras de algodón se denomina el micronaire.
Los algodones con mediciones de micronaire de entre 3,7 y 4,2 se sitúan en la gama superior de micronaire. Los algodones dentro de gamas de micronaire de 3,5–3,6 ó 4,3–4,9 se consideran de calidad base, mientras que los algodones por encima de 4,9 o por debajo de 3,5 se sitúan en las gamas de descuentos.
Los valores de micronaire pueden verse influenciados durante el período de crecimiento por las condiciones medioambientales como la humedad, la temperatura, la luz solar, los nutrientes de la planta y la población extrema de plantas o cápsulas. Unas condiciones de crecimiento favorables propiciarán unas fibras completamentemaduras con valores de micronaire en la gama superior. Por el contrario, unas condiciones desfavorables, como la falta de humedad, heladas tempranas o algún otro fenómeno que interrumpa los procesos de la planta, provocarán fibras inmaduras y valores de micronaire bajos. Un algodón con un micronaire alto es consecuencia de temperaturas anormalmente altas durante la maduración de las cápsulas o de la escasa abundancia de cápsulas, lo que provoca un exceso de carbohidratos y una maduración excesiva de las fibras.
La finura de la fibra afecta al rendimiento del tratamiento y a la calidad del producto final de varias formas. En los procesos de apertura, limpieza y cardado, los algodones con un micronaire bajo o de fibra fina requieren velocidades de proceso más bajas para evitar dañar las fibras. Los hilos confeccionados con fibras más finas tienen más fibras por sección transversal, lo que a su vez produce hilos más resistentes. Las fibras con un micronaire elevado o más bastas no son adecuadas para confeccionar hilos finos porque el resultado sería menos fibras por sección transversal, por lo que la resistencia del hilo sería menor. La capacidad de absorción y retención del tinte varía en función de la madurez de las fibras. Las fibras con un bajo índice de madurez tienen menos capacidad de absorción y retención del tinte que las fibras con un micronaire más alto.
Color instrumental
El color instrumental en la clasificación del algodón se mide en unidades de reflectancia (Rd) y amarillez (+b). La reflectancia indica el brillo o apagamiento de una muestra, y la amarillez indica el grado de pigmentación. Unos niveles bajos de Rd son sinónimo de un tono opaco o grisáceo, mientras que los niveles altos de Rd indican brillo o ausencia de gris. Los altos niveles de +b indican un alto grado de amarillez, mientras que niveles bajos de +b equivalen a un bajo nivel de amarillez. Las figuras 2.27 y 2.28 muestran los niveles de Rd y +b según los grados de color para algodones Upland y Pima. El eje vertical en estas figuras indica la reflectancia y el eje horizontal, la amarillez.
El grado de color establecido por las normas universales sobre los grados de color para el algodón Upland (Universal Upland Cotton Grade Standards) está determinado por el grado de reflectancia (Rd) y el grado de amarillez (+b), como muestra el diagrama de color para Upland en la figura 2.27. El grado de color establecido por las normas del USDA para el algodón Pima americano se determina por la Rd y la +b, como muestra el diagrama de color para el algodón Pima en la figura 2.28. Los grados de color pueden interpretarse a partir de mediciones de la Rd y la +b localizando el punto de intersección de los valores Rd y +b en el diagrama. Desde 1999, el USDA utiliza instrumentos, en lugar de un clasificador humano, para determinar el grado de color de la clasificación oficial del algodón Upland.
Figura 2.27: Diagrama de color medido por HVI para algodón americano (Upland)
El color de las fibras de algodón puede verse afectado por la lluvia, las heladas, los insectos y los hongos, así como por las manchas cuando entra en contacto con el suelo, hierbas u hojas de la propia planta. Otros factores que también afectan al color son el exceso de humedad y las altas temperaturas durante el almacenamiento del algodón, antes y después del desmotado. A medida que el color del algodón se deteriora debido a las condiciones ambientales, aumenta la probabilidad de que se reduzca la eficiencia del proceso. El deterioro del color también afecta a la capacidad de las fibras para absorber y retener tinturas y acabados.
Basura
La basura es una medida de la cantidad de materias en el algodón que no son fibra, como hojas y cortezas de la propia planta. Una cámara digital explora la superficie de la muestra de algodón y la digitaliza para analizar las imágenes. Se calcula la superficie porcentual cubierta por partículas de basura y el número de estas partículas visibles, y se publica el resultado. Un porcentaje alto de superficie de basura se traduce en una mayor cantidad de residuos durante el tratamiento en la hilandería y un hilo de inferior calidad. La relación entre la superficie porcentual de basura y el número de partículas de basura es un buen indicador del tamaño medio de las partículas que contiene la muestra de algodón. Por ejemplo, un porcentaje bajo de superficie de basura combinado con un alto número de partículas de basura indica un tamaño medio menor de las partículas que un porcentaje alto de la superficie de basura combinado con un número bajo de partículas. Las partículas de basura pequeñas o “de pimienta” son muy perjudiciales porque son más difíciles de eliminar de la fibra durante la hilatura que las partículas de basura más grandes.