La densidad espectral de potencia es un cálculo matemático complejo relacionado con las fuerzas vibratorias. 

En la industria del packaging, las vibraciones son uno de los factores clave que pueden perjudicar a las mercancías durante el ciclo de distribución, y es esencial tenerlas en cuenta. 

Por ello, el cálculo de la densidad espectral de potencia supone un paso vital a la hora de diseñar y optimizar un packaging capaz de proteger los productos durante su transporte. 

 

Qué es la densidad espectral de potencia PSD en packaging

Atendiendo a su definición técnica, la densidad espectral de potencia (PSD) es la variación de energía que hay dentro de una señal vibratoria, en función de la frecuencia por unidad de masa.

En otras palabras, la función de densidad espectral muestra para cada frecuencia si la energía presente es mayor o menor. 

De este modo, en la industria del packaging se utiliza el análisis de densidad espectral de potencia para medir la capacidad que tienen las vibraciones de afectar a las mercancías.

El concepto se explica más fácilmente a través de las tres palabras de su nombre: 

  • Por un lado, la palabra “potencia” indica que la magnitud de la función de densidad espectral de potencia corresponde con el valor medio cuadrático de la señal que ha sido analizada. 

Es decir, en el análisis PSD la “potencia” no se refiere a la potencia medida en vatios o caballos, si no que al valor cuadrático medio de cualquier cantidad se le conoce como la potencia de esa cantidad. 

  • Por otro lado, la palabra “espectral” indica que la densidad espectral de potencia PSD es una función respecto de la frecuencia. La densidad espectral de potencia representa así la distribución de una señal en función del espectro de frecuencias. 
  • Finalmente, la palabra “densidad” indica que la magnitud de la función de densidad espectral ha sido normalizada a un ancho de banda de 1hz. Como ejemplo, para una señal de aceleración medida en g’s, las unidades de la función PSD serán g²/hz. 

Como el nombre de la función de densidad espectral de potencia no incluye la cantidad que ha sido medida, la palabra “potencia” a veces es sustituida por la cantidad medida. Por ejemplo, se puede hablar de la función ASD (Densidad Espectral de Aceleración). 

 

Función de densidad espectral en packaging

En la industria del packaging, la función de densidad espectral se utiliza para determinar cuánta energía se transmite a los embalajes y mercancías durante su transporte por carretera, mar o aire, y de qué forma se transmite. 

En el caso del transporte por carretera, por ejemplo, la mayor energía transmitida a los productos transportados se debe a la suspensión del camión. 

Generalmente, ésta va desde los 2 a los 8hz, dependiendo de si el camión va lleno o vacío. 

Además, a estas frecuencias le siguen la energía que se transmite debido a las ruedas, que generalmente va desde los 15 a los 20hz, dependiendo de si las ruedas tienen una presión alta o baja. 

Finalmente, a estas frecuencias se les añade la energía que se transmite debido a la plataforma del camión, que puede ir desde los 50 a los 100hz, dependiendo de si la plataforma está llena o vacía. 

Si las frecuencias transmitidas por el medio de transporte coinciden con las frecuencias naturales de los embalajes y sus productos, los productos pueden entrar en resonancia con las vibraciones y quedar dañados o deteriorados. 

Es decir, una protección adecuada contra las vibraciones en el transporte de la carga pasará por diseñar un packaging que evite que las mercancías entren en resonancia con las vibraciones del transporte.

Por ello, mediante el cálculo de la densidad espectral de potencia, es posible realizar un análisis psd  y determinar la capacidad de las vibraciones de resultar dañinas para el embalaje y el producto transportado. 

 

El cálculo de la densidad espectral de potencia

El procedimiento del cálculo de la densidad espectral de potencia tiene lugar estimando el espectro en frecuencia de la señal. 

  • Para la fórmula de densidad espectral de potencia, se aplica la transformada de Fourier. 

Esta fórmula se basa en el principio de que cualquier señal puede ser reconstruida de nuevo por una suma en serie de ondas de seno y coseno, cada una de ellas será relativa a un número entero, determinado y diferente de ciclos. 

Se trata de un cálculo matemático complejo que, aplicado a la industria del packaging, logra proteger las mercancías en transporte gracias a la previsión y la optimización del embalaje.

  • Así, la densidad espectral de potencia, se calcula a partir de una señal que se ha medido previamente. Esta medición puede realizarse a través de equipos como el Data Recorder  que, instalado en el medio de transporte que se desee medir, monitoriza las vibraciones y el resto de amenazas que se producen.

En este sentido, la simulación de transporte a través de la análisis de densidad espectral de potencia debe ser lo más parecida a la realidad del transporte posible. Así se obtendrán resultados fiables y se optimizará el packaging de acuerdo al transporte empleado. 

  • En caso de utilizar una función de densidad espectral no actualizada (obtenida hace años), se corre el riesgo de diseñar embalajes que no resistan las condiciones de transporte reales. 

Por ello, se puede incurrir en la elección de un embalaje alejado de su diseño óptimo, aplicando un sobre-embalaje o un infra-embalaje que no refleje la realidad del transporte.

 

Por qué es importante calcular la densidad espectral

Medir la densidad espectral supone una parte esencial de los estudios para optimizar el packaging

Proteger las mercancías durante su transporte por carretera, mar o aire es vital para evitar pérdidas, daños en los productos y una mala imagen de cara al consumidor final. 

Para asegurarse de que las vibraciones no afectan a las mercancías durante su transporte, deberemos calcular la densidad espectral, de modo que sepamos qué tipo de vibraciones deberá soportar el packaging.

Más adelante, una vez hecho el cálculo de la densidad espectral de potencia, se podrá utilizar esta información en la simulación de transporte en un laboratorio de packaging. 

A través de una mesa de vibración , es posible simular las condiciones que se darán durante el transporte de mercancías, incluidas las vibraciones. 

De este modo, prevemos las vibraciones a las que los embalajes y los productos se verán sometidos durante el transporte. A partir de esta información, es posible optimizar el packaging, de modo que se garantice la seguridad de las mercancías. 

 

La simulación de vibraciones para optimizar el packaging

El cálculo de la densidad espectral de potencia aplicado al packaging tiene como objetivo su uso en las simulaciones de transporte a través de una mesa de vibración . 

Aplicando el análisis de vibración psd a la simulación de transporte, es posible prever los efectos de las vibraciones en las mercancías dentro de las condiciones controladas de un laboratorio de packaging. 

A través de la mesa de vibración es posible por lo tanto optimizar el embalaje de acuerdo a las condiciones reales de transporte que sufrirán las mercancías.

  • Un embalaje optimizado implica ahorro en costes y en pérdidas provocadas por embalajes no satisfactorios. Cada día, la industria del packaging avanza para lograr simulaciones de transporte que proporcionen resultados más cercanos a la realidad. 

Este equipo, a su vez, se complementa mediante el módulo Pitch & Roll , que combina la fórmula de densidad espectral de potencia con los movimientos de cabeceo y balanceo propios del transporte. 

Este módulo utiliza tecnología patentada por Safe Load Testing Technologies para acercar la realidad del transporte a los equipos de simulación. 

De este modo, utilizando un equipo de vibración vertical + Pitch & Roll se obtienen simulaciones y una optimización del embalaje cercanas a la realidad del transporte. 

  • La simulación de vibraciones es uno de los test esenciales dentro de los instrumentos para testeo de packaging en el mercado.

Si necesitas ayuda con el análisis de densidad espectral de potencia y su aplicación para packaging, en Safe Load TT podemos ayudarte. 

Nuestro equipo cuenta con dos décadas de experiencia en la industria del packaging y la simulación de transporte. 

Además, trabajamos de acuerdo a los estándares internacionales ISTA, ASTM, ISO para garantizar la seguridad de la carga durante su transporte y manipulación.

Nos aseguramos de dar soluciones basadas en la innovación constante y en la personalización. 

Ponte en contacto con nosotros  y trabajemos juntos para ahorrar costes, evitar pérdidas y mejorar el servicio al cliente con el packaging. 

 

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