a) Determinar la fragilidad del producto
con base a la desaceleración g`s
Para determinar la cantidad de material
amortiguador que el producto requiere para no sufrir daños, debemos determinar
la fragilidad del producto.
La fragilidad de un producto normalmente se
expresa en niveles de G (aceleración de la gravedad) e indica el nivel más alto
de aceleración que puede soportar un producto sin dañarse.
Cuanto mas frágil es un producto más bajo es el
nivel de G que soporta.
Podemos determinar la fragilidad de un producto en
el laboratorio, para esto es necesario someter al producto a una serie de
shocks, esto es, se aplican una serie de golpes comenzando desde un nivel bajo
y aumentando gradualmente hasta encontrar el impacto más alto que no dañe al
producto. Este nivel determina cual es la fragilidad del producto.
Repitiendo este procedimiento para varios puntos,
es decir ensayando para diferentes niveles de aceleración y cambios de
velocidad obtenemos la curva de fragilidad del producto. Gráficamente se
representa sobre uno de los ejes los picos de aceleración y sobre el otro los
cambios de velocidad a los que se someten el producto.
Uniendo todos los puntos obtenemos una curva que
nos delimita una zona sin daño y otra donde si el producto recibe un shock de
este tipo se romperá.
En algunos casos, para ciertos productos puede ser
necesario determinar la curva de fragilidad en más de una dirección, dado que
no es extraño que un producto presente mayor fragilidad en un sentido que en
otro.
Del mismo modo los productos muy similares deben
ensayarse individualmente debido a que no se puede asumir la misma fragilidad
para ambos, por más similares que sean.
Es necesario conocer la curva de fragilidad de
cada producto en el momento del diseño, dado que si asumimos un nivel de picos
de aceleración más alto que el real (es decir una curva superior) estaremos
diseñando un embalaje que si durante el manipuleo y transporte sufre de algún
shock de estas características no será capaz de proteger al producto.
Del mismo modo si asumimos una curva de fragilidad
cuyos límites estén por debajo de los reales estaremos sobredimensionando el
embalaje, lo que redunda en un costo adicional innecesario.
Otra forma de obtener la fragilidad de un producto
es por medio de Normas, en donde se encuentran tabulados los valores de
fragilidad en rangos de picos de aceleración en función del tipo de producto.
Esto no es tan preciso como los resultados
obtenidos en el laboratorio pero dan una idea del nivel de fragilidad del
producto que se va a transportar.
En la tabla podemos ver como se encuentran
separados por categorías que van desde productos extremadamente frágiles como
puede ser el altímetro de un avión hasta productos muy fuertes que resisten
altos niveles de shock como por ejemplo las herramientas de máquinas.
|
Niveles de aceleración
críticos
|
|
|
Producto
|
Fragilidad |
|
Extremadamente
frágil
|
15-25G
|
|
Muy
frágil (equipos médicos)
|
25-40G
|
|
Frágil
(computadoras, impresoras)
|
40-60G
|
|
Fuerte
(equipos TV)
|
60-85G
|
|
Mas
fuerte (muebles)
|
85-115G
|
|
Muy
fuerte (herramientas)
|
115G
|
b) Conocer los factores mecánicos adversos durante el
proceso de distribución.
Debemos conocer los factores mecánicos adversos a
los que el conjunto producto-envase-embalaje estará sometido durante la
distribución.
Como son: la altura posible de caída de la cual el
conjunto puede caer, La cantidad de golpes que el producto puede llegar a
recibir durante el manipuleo y transporte y los niveles de impacto o (nivel de
aceleración) que el conjunto puede sufrir durante la distribución.
Se puede ver en la tabla que existen tres niveles de caída, (nivel elevado, normal y bajo).
De acuerdo con el nivel de exigencia que se adopte
se determina la altura de caída de la cual se ensaya el conjunto producto-envase-embalaje.
|
Peso(Kg.)
|
Altura
|
Nivel I
|
Nivel II
|
|
0Kg
- 9Kg
|
120
|
75
|
45
|
|
10Kg - 19Kg
|
105
|
60
|
37.5
|
|
20Kg - 29Kg
|
90
|
45
|
30
|
|
30Kg - 36Kg
|
75
|
45
|
22.5
|
|
37Kg - 45Kg
|
560
|
45
|
15
|
|
46Kg - 90Kg
|
45
|
45
|
7.5
|
|
91Kg - 270Kg
|
30
|
22.5
|
15
|
|
Más
de 270Kg
|
22.5
|
15
|
7.5
|
Equipo de Shock
Estas curvas se obtienen en el laboratorio por
medio del equipo de shock, el que permite aplicar al producto a ensayar un pico
de aceleración en un muy corto lapso.
En este equipo se fija el producto a ensayar y se
lo somete a una serie de impactos.
c) Curvas de absorción de impacto
Una vez conocida la altura de caída posible a la
que puede estar sujeto el producto y la fragilidad del mismo queda por
determinar las características fundamentales del amortiguador.
Con todos estos datos se determinará la cantidad
de material amortiguador que será necesaria para la protección adecuada del
producto.
Para esto debemos poder determinar las curvas de
amortiguamiento dinámico del material. En el laboratorio por medio del equipo
de material amortiguante se ensayan los distintos materiales hasta encontrar el
más adecuado. Sobre cada material se ensaya para diferentes espesores
obteniendo curvas de amortiguamiento dinámico como se pueden ver.
El ensayo consiste en someter a una muestra del
material amortiguante de dimensiones determinadas por Norma a una serie de
golpes registrando en cada caso el valor de aceleración obtenido, en términos
mas simples, este ensayo representa un producto que cae sobre un amortiguante
desde una altura probable de caída durante su distribución.
Equipo
de Material Amortiguante
Package Cushioning Materials
Este es el equipo donde se ensayan las muestras de
material amortiguante.
Hipótesis: altura 30cm
Aceleración crítica del producto: 40G
En el cuadro podemos ver como ejemplo el caso de un
producto cuya fragilidad o aceleración crítica es de 40 G o 40 veces la aceleración
de la gravedad y que cae desde una altura de 30 cm , caída que es probable
que ocurra durante su manipuleo y transporte.
Trazando una línea a este nivel de fragilidad vemos
que el gráfico se divide en dos zonas, una zona superior donde el amortiguador
no será capaz de amortiguar el shock, siendo probable la aparición del daño en
el producto y la zona inferior donde el embalaje absorberá parte del impacto y
el producto no sufrirá ningún daño.
La presión estática está dada por la relación
entre el peso del producto y la superficie sobre la que apoya, al adoptar para
el diseño un valor de presión estática estaremos determinando el área de
amortiguante sobre la que el producto va a estar apoyado.
El valor más alto de presión estática dentro del
rango de amortiguamiento dará lugar al diseño mas económico dado que se
utilizará la menor cantidad de material amortiguador para proporcionar la
protección adecuada y de esta forma bajar los costos de diseño.
En la mayoría de los casos será necesario adecuar
el diseño para proteger cada una de las caras del producto.
Si en lugar de diseñar teniendo en cuenta el
límite superior de la presión estática se lo hiciera utilizando el límite
inferior se necesitaría una mayor cantidad de amortiguador para lograr la misma
protección, es decir, aumenta el área de contacto entre el amortiguador y el
producto mientras que el espesor sigue siendo el mismo, lo que se traduce en un
aumento de volumen de material que implica mayores costos.
Incluso se puede observar que es posible usar un
volumen mas pequeño de amortiguador aumentando un poco su espesor, de esta
forma diseñar con una presión estática mayor disminuyendo el área de contacto
entre producto-amortiguante.
En muchos casos donde ya existe un diseño
conformado no es común que se realice este tipo de cambio dado que el aumento
que resulta en los gastos de envío debido al aumento de volumen del embalaje es
a menudo mayor que el ahorro en los costos de material amortiguador.
Esta es una de las razones por la cual diseñar con
el mínimo espesor de amortiguador es lo habitual.
Realizando este procedimiento para varios
materiales se pueden realizar comparaciones de modo de obtener la solución mas
económica.
Estas curvas permiten conocer el rango de
frecuencias a través del cual se produce la amplificación del daño producido
por la vibración aplicada al producto-material amortiguante.
Norma D3580
ASTM
Durante la distribución el producto está sometido
a vibraciones que le imprime el camino, estas vibraciones son transmitidas al
producto a través del envase-embalaje. Su estudio permite definir si se
presentan o no las frecuencias a través de las cuales se producirá la
amplificación del daño en el producto.
Este efecto debe tenerse en cuenta en el momento
del diseño cuando se trate de productos que sean susceptibles a daños debidos a
las vibraciones. Para esto es necesario conocer las curvas de transmisibilidad
del conjunto producto-material amortiguador y la curva de resonancia crítica
del producto a transportar. Esta curva de transmisibilidad muestra la
frecuencia natural para la combinación producto/material amortiguador de una
combinación carga estática especifica/espesor del amortiguador.
Con estas curvas es posible conocer el rango de
frecuencias a través del cual se produce la amplificación del daño producido
por la vibración aplicada al producto-material amortiguador.
Hipótesis:
altura 30cm
Frecuencia crítica del producto: 90Hz
Dentro de esta zona el amortiguador en lugar de
atenuar la vibración la amplifica sometiendo al producto a una vibración mas
severa que la que le aplica el transporte.
Para las frecuencias que se encuentran por debajo
de esta zona el amortiguador no cumple con ninguna función dado que somete al
producto a la misma frecuencia que le aplica el transporte, mientras que si la
frecuencia critica del producto esta dentro del rango de frecuencias superiores
al de la región sombreada el amortiguador se encargara de absorber parte de la
vibración que el transporte le aplica haciendo menos severa la vibración y
disminuyendo la posibilidad de que ocurra el daño.
Propiedades del material amortiguante
Curvas de absorción de
impacto
Transmisibilidad de la vibración
Realizando estos ensayos obtenemos las curvas
características del material amortiguador. Las que se van a utilizar para el
diseño.
Diseño del envase-embalaje
Una vez obtenidas la altura probable de caída, la
fragilidad del producto y las curvas características del amortiguador se pasa a
la etapa de diseño.
Cada diseño de embalaje se debe desarrollar por
separado dado el gran número de variables implicadas en él.
Efectos a considerar en el diseño
Aplastamiento por compresión
Compresión no uniforme
Efectos de la temperatura
Cuando se diseña tomando el valor de carga
estática más alto hay que tener en cuenta tres factores que pueden afectar
sobre la protección del producto, estos son:
-
El aplastamiento por
compresión:
Que está dado por la pérdida gradual de espesor
que un material puede experimentar si está expuesto a una compresión constante
por un período prolongado de tiempo.
Este aplastamiento da lugar a que el empaquetado
se afloje creando un movimiento excesivo del producto durante la distribución.
Cuando esto
ocurre la energía del impacto no se transmite uniformemente a través del
amortiguador, esto hace que algunas zonas reciban mayor impacto que otras
pudiendo dañar el producto.
- Por
último, cuando el conjunto envase-embalaje es expuesto a temperaturas extremas por un tiempo
considerable sus propiedades pueden verse afectadas. En estos casos puede
llegar a ser necesario compensar estos efectos durante el diseño.
Comportamiento del diseño
Prototipo
Prueba del diseño
Todas las determinaciones realizadas hasta aquí
para el conjunto producto-material-amortiguador fueron hechas sin tener en
cuenta ninguna contribución del embalaje que no sea por el amortiguador, por esta
razón es recomendable que el diseñador construya y pruebe un prototipo de su
diseño para determinar el funcionamiento real, y en caso de exceder con las
necesidades se puede rediseñar y abaratar los costos.
Es importante tener en cuenta que cualquiera sea
el cambio que se produzca se debe probar y verificar su correcto
funcionamiento.
Seguimiento:
Controlar el correcto funcionamiento del
envase-embalaje
Cambios en la cadena de distribución
Por último, para asegurarse de que todo funciona
bien es importante vigilar el comportamiento del diseño en su uso real,
verificando que el producto llegue a destino en buenas condiciones, sin daños y
de esta forma poder determinar si el embalaje es el adecuado o no y en caso de
que sea necesario realizar los cambios convenientes.
De esta manera se tiene un indicador de la
perfomance del diseño que contribuye a mejorar el funcionamiento del conjunto
envase-embalaje.
La importancia de concientizar a las empresas, en el estudio del
producto-envase-embalaje
Con todo esto apuntamos a concientizar a las
empresas en el estudio del producto-envase-embalaje de manera de que puedan
garantizar la entrega del producto en destino en buenas condiciones reduciendo
a un mínimo los costos de embalaje.
No hay comentarios:
Publicar un comentario