El ensayo de compresión es uno de los tipos de pruebas mecánicas esenciales para el diseño de un packaging seguro, capaz de proteger las mercancías durante el ciclo de distribución. Analizamos qué son los ensayos de compresión, sus ventajas, tipos de pruebas de compresión y algunas regulaciones al respecto.
¿Qué es un ensayo de compresión?
El ensayo de compresión ayuda a determinar cuál es el comportamiento de un material frente a las fuerzas de compresión.
A través de los ensayos de compresión, es posible determinar las curvas fuerza-deformación de un material, además de su límite y fuerza elástica, como también su fuerza compresiva.
Se trata de uno de los métodos de ensayo esenciales en multitud de industrias, incluyendo electrónica, automoción, construcción o el sector de dispositivos médicos.
En el caso de la industria del packaging, el ensayo de compresión se vuelve esencial para probar el embalaje de cartón, asi como otros materiales destinados a la elaboración de packaging.
Respecto a los equipos de ensayo a utilizar, es posible llevar a cabo el ensayo mediante máquinas de testeo universal o máquinas de compresión, como el Compresómetro de Safe Load TT, que a través de platos de aplicación de carga especiales, aplican compresión sobre una muestra de ensayo.
Ventajas del ensayo de compresión en el contexto del packaging
El ensayo de compresión es útil en diversas etapas del proceso de elección de packaging: desde el diseño, a la producción y el control de calidad. Se trata de un ensayo útil para analizar los materiales elegidos frente a las fuerzas de compresión, caracterizándolos y observando su comportamiento.
Esto, a su vez, se traduce en una serie de ventajas:
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- Mejora en seguridad. Durante el ciclo de distribución, las mercancías pueden ser apiladas de forma incorrecta y verse afectadas por fuerzas de compresión, que ponen en peligro la seguridad de los productos. El ensayo de compresión permite diseñar soluciones de embalaje seguras, adaptadas a la realidad del transporte, almacenamiento y manipulación del producto, además de comprobar su eficacia.
- Ahorro económico. La optimización del packaging a través de los ensayos de compresión permite eliminar gastos innecesarios por mermas durante el ciclo de distribución y estudiar soluciones más eficientes a nivel económico (uso de menos materiales, reducción del peso de la unidad de carga…).
- Sostenibilidad. El cartón se considera, a día de hoy, un material sostenible, ya que al menos el 70% de las cajas de cartón corrugado son recuperadas para su reciclaje. No obstante, el ensayo de compresión permite ir un paso más allá, eliminando embalaje innecesario y reduciendo así la huella de carbono sin poner en peligro, a su vez, la integridad de las mercancías en el interior.
Tipos de ensayos de compresión
> Ensayos de compresión uniaxial
Se trata de un ensayo en el que las fuerzas de compresión se aplican en un solo eje, resultando un complemento perfecto para los test de tensión.
> Ensayos de fatiga
El ensayo de fatiga busca hallar el cambio permanente a nivel de estructura en un material tras someterlo a fuerzas de compresión de forma progresiva, pudiendo terminar en fallo.
> Ensayos de curva de fuerza de deformación
Son ensayos que tienen por objetivo definir la resistencia elástica y plasticidad del material cuando se le somete a fuerzas de compresión. Muchos materiales presentan un comportamiento elástico previo a su deformación o rotura, que se define por la existencia de una relación lineal entre la fuerza de compresión y la deformación.
Esto significa que la muestra comenzará a deformarse al aplicar la fuerza de compresión por los laterales de la caja, pero tomará su forma y tamaño original cuando se retira, siempre y cuando no se alcance el punto donde el material presenta un comportamiento plástico. En este caso, la caja se deformará o romperá sin regresar a su estado inicial.
> Ensayos de verificación de resistencia
Comprenden aquellos ensayos que se emplean para probar y comparar las propiedades de los materiales frente a las fuerzas de compresión. La información extraída acerca de la resistencia de dichos materiales es fundamental durante la etapa de diseño o de validación del packaging.
Regulaciones para los ensayos de compresión
ASTM D642
El estándar ASTM D642 comprende un método de prueba estándar para determinar la resistencia a la compresión de contenedores de envío, componentes y cargas de unidades. Este método de ensayo mide la resistencia a la compresión de diversos tipos de packaging y unidades de carga, así como de sus componentes. Los contenedores de envío a analizar incluyen diversos formatos como cajas, cubos, tambores, etc.
ISO 2872
Estándar internacional que especifica dos métodos para el testeo de paquetes completos y llenos ante las fuerzas de compresión. El protocolo puede llevarse a cabo como un test único para analizar la deformación, colapso o fallo de la muestra, o como parte de una secuencia de ensayos para determinar la capacidad del packaging de soportar el ciclo de distribución.
TAPPI T804
Uno de los estándares Tappi para embalaje más importantes. Este método se utiliza para medir la capacidad de los contenedores de transporte de fibra corrugados o sólidos para resistir las fuerzas de compresión externas.
ISO 13820
Describe las especificaciones del equipo necesario para llevar a cabo el ensayo de compresión en materiales como el papel, cartón y tableros de fibra de madera corrugados. Se incluyen dos opciones de máquinas de compresión: el compresómetro con plataformas fijas, que aplica fuerzas a un ritmo constante; y las que utilizan una plataforma a velocidad fija y otra con una barra deformable, donde ni el ritmo ni la presión son constantes.
Los ensayos de compresión son también esenciales para garantizar la seguridad de la carga durante el transporte. Estos ensayos se pueden combinar con pruebas de estabilidad para optimizar la estabilidad y la rigidez de la carga.
Al estudiar la evolución de la curva fuerza deformación y realizar el estudio de la fatiga de una caja, se puede extrapolar cuando esa caja fallará si se encuentra en la parte inferior de una palet, con otras cajas apiladas encima. Cuando falla una caja de la parte inferior de la pila de cajas que se encuentra sobre el palet, puede provocar que se caiga el resto de la carga que soporta, y por lo tanto comprometer la estabilidad de la unidad de carga.
Por lo tanto, otra forma de emplear el compresómetro, es reproducir los daños que sufre la carga y a continuación someterla a un ensayo de estabilidad para ver su comportamiento en el transporte, simulando lo que le sucedería a la unidad de carga tras estar almacenada un tiempo considerable.
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