Embalajes para productos

Investigación que toma en cuenta la protección y el medio ambiente

Basado en un trabajo de Jay Singh

Desde las naranjas al quinbombo, los pimientos a la piña, los productos viajan desde granjas lejanas hasta su supermercado local gracias a su embalaje, que por lo general son cajas de cartón corrugado.

Estas familiares cajas marrones, por mucho tiempo producto principal para embarcar bienes frescos, entre muchos otros, están compuestas por una capa ondulada o acanalada encerrada entre dos suaves láminas de revestimiento. Estos contenedores duraderos y reutilizables siguen siendo objeto de investigación en el Orfalea College of Business de la Universidad Politécnica Estatal de California en San Luis Obispo, por el Dr. Jay Singh, profesor asociado de tecnología industrial y vicepresidente de la División I del Comité D10 de la ASTM sobre Embalajes.

Recientemente, el profesor, que investiga muchos tipos de embalajes así como los efectos del transporte y la manipulación, utilizó las normas de la ASTM International para realizar pruebas a algunos nuevos diseños de cajas para productos que reciben el nombre de su inventor, Ray Kisch.

¿Su plan? Verificar la capacidad de las cajas para mantener las frutas y vegetales tal como fueron recogidas y evaluar el ahorro anticipado de material de los nuevos diseños.

Singh conoció a Kisch en un seminario de negocios en la Politécnica de California y su encuentro derivó en las primeras pruebas realizadas a las innovaciones de Kisch. Con este proyecto, Singh, que se desempeñó como investigador asociado e instructor en la Escuela de Embalaje de la Universidad Estatal de Michigan, en donde también obtuvo su doctorado y maestría, investigó dos nuevos estilos de cajas para determinar si podían cuantificarse las anticipadas ventajas para el medio ambiente y la huella de carbono.

Producto, embalaje y medio ambiente

La demanda por parte de los consumidores de alimentos frescos, como resultado de la reducción del tamaño de los hogares y los cambios en los hábitos alimenticios, ha aumentado en años recientes, así como también lo ha hecho la disponibilidad de producto en número, forma y cantidad. En consecuencia, la demanda de un embalaje adecuado también ha aumentado. Si no está destinado al mercado local, el producto viaja desde la granja a través de los vendedores mayoristas, mayoristas-minoristas, exportadores e importadores hasta su destino minorista o institucional final en embalajes que deben soportar compresión, golpes, vibraciones, cambios de temperatura y humedad.

Las cajas para envío de corrugado pueden cumplir con esta tarea. La popularidad de este embalaje también surge de otros factores: es práctico, útil y económico; se presta para diseños personalizados y para la publicidad gráfica. Junto con otros productos minoristas, según las estimaciones de la International Corrugated Packaging Foundation, el embalaje de cartón corrugado transporta alrededor del 90% de los bienes (productos y otros artículos para el consumidor) en los Estados Unidos.

Este tipo de embalaje también tiene otro beneficio, si se tiene en cuenta la creciente preocupación actual por el medio ambiente. El embalaje de corrugado es renovable y reciclable. Según la International Corrugated Fiberboard Foundation, las cajas de corrugado contienen en la actualidad en promedio un 43% de material reciclado. Además, el uso de tintas ecológicas y el menor uso de formaldehído agregan mayor atractivo al material. Singh destacó que las organizaciones que manejan embalajes y sus sustratos, ya sean vidrio, metal, plástico o papel, están todas evaluando el modo de reducir su impacto ambiental. Dentro del Comité D10 de la ASTM sobre Embalajes, el nuevo Subcomité D10.19 sobre Sustentabilidad y reciclado desarrollará normas para la reutilización, reciclado y eliminación de embalajes. Las normas para materiales básicos están excluidas en los casos en que están cubiertas por otros grupos.

Diseño y pruebas de cajas

La aparente simplicidad de una caja puede resultar engañosa. Tal como expresó Singh:"No debe pensarse simplemente que `una caja es una caja´, es un poco más que una caja. Es una estructura con una gran ingeniería tanto de materiales como de diseño".

Las cajas para productos por lo general se clasifican en tres categorías:

Estilo troquelado, por lo general fabricadas con una única pieza de cartón corrugado o sólido (un estilo que también se ve lleno de insumos de oficina por ejemplo);
Contenedores telescópicos, que generalmente tienen una parte superior separada o una parte superior y un fondo que calzan entre sí o un cuerpo separado y
Cajas rígidas o Bliss, que incluyen dos paneles idénticos en los extremos y un cuerpo que forma los paneles laterales y del fondo así como la parte superior.

Figura 1 - Diseños de cajas evaluados en el estudio:
(de izquierda a derecha) HSC telescópica, FCT de Kisch, Bliss con esquinas en diagonal, Bliss de V Kisch de una pieza

Para su reciente investigación sobre los nuevos diseños de contenedores de corrugado de Kisch, Singh estudió la bandeja circular completa (FCT por sus siglas en inglés) de Kisch, un diseño de reemplazo del estilo de contenedor telescópico parcial troquelado (HSC por sus siglas en inglés) y la caja de una pieza V Kisch Bliss, un reemplazo del diseño con esquinas diagonales estilo Bliss.

La investigación comparó los dos diseños de Kisch con los tipos de cajas que se utilizan actualmente: el estilo Bliss con esquinas diagonales, que cuenta con diagonales de fibra de cartón corrugado a través de las esquinas de la caja para una mayor resistencia y la caja telescópica parcial troquelada, con una parte superior que se desliza por encima del fondo y tiene una costura central (ver Figura 1)

Para determinar la utilidad de los diseños Kisch, Singh recurrió a la D642, Método de prueba para determinar la resistencia a la compresión de los contenedores, componentes y cargas unitarias para embarque y la D4332, Práctica para acondicionar contenedores, embalajes o componentes de embalajes para pruebas, que son dos normas esenciales en la industria desarrolladas y mantenidas por el Comité D10.

Originalmente publicada hace más de 60 años, la D642 sigue siendo en la actualidad la norma que se utiliza para los ensayos de compresión y se utiliza comúnmente para medir la capacidad de un contenedor para resistir las fuerzas de compresión externa aplicadas desde diversos ángulos a la caja. Los resultados indican la capacidad de una caja para sobrevivir con éxito a las fuerzas a las que se enfrenta durante el almacenamiento y la distribución.

La D4332 compila los procedimientos que simulan condiciones de campo con las que se encuentran los contenedores u otros embalajes, en particular aquellos fabricados con cartón corrugado u otros materiales celulósicos, durante el uso. La norma se aplica tanto a contenedores múltiples como a cargas unitarias así como a cajas o componentes individuales. Las pruebas de compresión verifican la respuesta de las cajas en acondicionamiento estándar, refrigerado y tropical, medios con los que se encuentran los productos embalados en su camino desde el campo a la mesa familiar.

Resultados cuantificables

Para comparar los diseños de Kisch con los diseños existentes, Singh tomó los resultados de la prueba de acondicionamiento y compresión y los números determinados mediante el uso de la Environmental Defense Fund Paper Calculator (Calculadora de papel del Fondo de defensa del medio ambiente), una herramienta en la web que proporciona números correspondientes a los beneficios ambientales según la elección del material de la caja. Basándose en promedios e investigaciones públicas disponibles acerca de los impactos ambientales del ciclo de vida de la producción y eliminación del papel, la calculadora considera el uso de material, el uso de energía y las descargas y residuos ambientales.

Utilizando la calculadora de papel, la investigación demostró ahorros de energía, un mejor uso del recurso natural, reducción de los gases invernadero y reducción de residuos.

A partir de su investigación, Singh llegó a las siguientes conclusiones:

Las cajas FCT de Kisch fueron aproximadamente un 17% más débiles que los diseños existentes al tiempo que proporcionaron ahorros de materiales en más de un 14%;
Las cajas tipo Bliss V Kisch de una pieza resultaron aproximadamente un 14% más fuertes a la vez que proporcionaron ahorros de material en más de un 19% y
Las cajas tipo Bliss con esquinas diagonales fueron aproximadamente un 9% más débiles al tiempo que proporcionaron ahorros de casi un 22%.

La investigación también demostró que la deformación, indicadora de posible abultamiento lateral y del fondo de las cajas bajo compresión, fue considerablemente menor para los dos diseños de reemplazo de Kisch y el estilo Bliss con esquinas diagonales comparado con el de las cajas HSC telescópicas. Se esperan los valores picos de deformación más bajos debido a las columnas de refuerzo en V incorporadas en los nuevos diseños así como en las cajas estilo Bliss con esquinas diagonales.

El estudio muestra que los diseños alternativos propuestos pueden proporcionar una resistencia al apilamiento adecuada, o quizás mejor, según se demostró con la ASTM D642 y la D4332 al tiempo que se utiliza mucho menos material para su construcción. La adición de divisiones internas integrales reduce el abultamiento en el fondo de la caja, fuente adicional de deterioro de la fruta y los vegetales.

En general, al considerar los cientos de millones de cajas que se producen en los Estados Unidos, los nuevos diseños ofrecen un potencial considerable de ahorro en materiales. A su vez, esos ahorros se traducen en significativos ahorros de energía, optimización relativa de recursos naturales y la reducción de emisiones de gases invernadero y de residuos.

Como expresó Singh:"Al cambiar el diseño se pueden lograr realmente los objetivos de cuidado del medio ambiente."

El Dr. JAY SINGH es profesor asociado de tecnología industrial en Orfalea College of Business, California Polytechnic State University (Escuela de Negocios Orfalea de la Universidad Estatal Politécnica de California), San Luis Obispo, California y vicepresidente de la Divisin 1 del Comité D10 sobre Embalajes de la ASTM International.

		Magazines & Newsletters / ASTM Standardization News feature PRINCIPAL \| ANUNCIANTES \| CABECERA \| ARCHIVO SUBSCRIPCIONES \| CONTACTO \| EJEMPLAR GRATIS Julio/Agosto 2009 Seccione Embalajes para productos Investigación que toma en cuenta la protección y el medio ambiente Basado en un trabajo de Jay Singh Desde las naranjas al quinbombo, los pimientos a la piña, los productos viajan desde granjas lejanas hasta su supermercado local gracias a su embalaje, que por lo general son cajas de cartón corrugado. Estas familiares cajas marrones, por mucho tiempo producto principal para embarcar bienes frescos, entre muchos otros, están compuestas por una capa ondulada o acanalada encerrada entre dos suaves láminas de revestimiento. Estos contenedores duraderos y reutilizables siguen siendo objeto de investigación en el Orfalea College of Business de la Universidad Politécnica Estatal de California en San Luis Obispo, por el Dr. Jay Singh, profesor asociado de tecnología industrial y vicepresidente de la División I del Comité D10 de la ASTM sobre Embalajes. Recientemente, el profesor, que investiga muchos tipos de embalajes así como los efectos del transporte y la manipulación, utilizó las normas de la ASTM International para realizar pruebas a algunos nuevos diseños de cajas para productos que reciben el nombre de su inventor, Ray Kisch. ¿Su plan? Verificar la capacidad de las cajas para mantener las frutas y vegetales tal como fueron recogidas y evaluar el ahorro anticipado de material de los nuevos diseños. Singh conoció a Kisch en un seminario de negocios en la Politécnica de California y su encuentro derivó en las primeras pruebas realizadas a las innovaciones de Kisch. Con este proyecto, Singh, que se desempeñó como investigador asociado e instructor en la Escuela de Embalaje de la Universidad Estatal de Michigan, en donde también obtuvo su doctorado y maestría, investigó dos nuevos estilos de cajas para determinar si podían cuantificarse las anticipadas ventajas para el medio ambiente y la huella de carbono. Producto, embalaje y medio ambiente La demanda por parte de los consumidores de alimentos frescos, como resultado de la reducción del tamaño de los hogares y los cambios en los hábitos alimenticios, ha aumentado en años recientes, así como también lo ha hecho la disponibilidad de producto en número, forma y cantidad. En consecuencia, la demanda de un embalaje adecuado también ha aumentado. Si no está destinado al mercado local, el producto viaja desde la granja a través de los vendedores mayoristas, mayoristas-minoristas, exportadores e importadores hasta su destino minorista o institucional final en embalajes que deben soportar compresión, golpes, vibraciones, cambios de temperatura y humedad. Las cajas para envío de corrugado pueden cumplir con esta tarea. La popularidad de este embalaje también surge de otros factores: es práctico, útil y económico; se presta para diseños personalizados y para la publicidad gráfica. Junto con otros productos minoristas, según las estimaciones de la International Corrugated Packaging Foundation, el embalaje de cartón corrugado transporta alrededor del 90% de los bienes (productos y otros artículos para el consumidor) en los Estados Unidos. Este tipo de embalaje también tiene otro beneficio, si se tiene en cuenta la creciente preocupación actual por el medio ambiente. El embalaje de corrugado es renovable y reciclable. Según la International Corrugated Fiberboard Foundation, las cajas de corrugado contienen en la actualidad en promedio un 43% de material reciclado. Además, el uso de tintas ecológicas y el menor uso de formaldehído agregan mayor atractivo al material. Singh destacó que las organizaciones que manejan embalajes y sus sustratos, ya sean vidrio, metal, plástico o papel, están todas evaluando el modo de reducir su impacto ambiental. Dentro del Comité D10 de la ASTM sobre Embalajes, el nuevo Subcomité D10.19 sobre Sustentabilidad y reciclado desarrollará normas para la reutilización, reciclado y eliminación de embalajes. Las normas para materiales básicos están excluidas en los casos en que están cubiertas por otros grupos. Diseño y pruebas de cajas La aparente simplicidad de una caja puede resultar engañosa. Tal como expresó Singh:"No debe pensarse simplemente que `una caja es una caja´, es un poco más que una caja. Es una estructura con una gran ingeniería tanto de materiales como de diseño". Las cajas para productos por lo general se clasifican en tres categorías: Estilo troquelado, por lo general fabricadas con una única pieza de cartón corrugado o sólido (un estilo que también se ve lleno de insumos de oficina por ejemplo); Contenedores telescópicos, que generalmente tienen una parte superior separada o una parte superior y un fondo que calzan entre sí o un cuerpo separado y Cajas rígidas o Bliss, que incluyen dos paneles idénticos en los extremos y un cuerpo que forma los paneles laterales y del fondo así como la parte superior. Figura 1 - Diseños de cajas evaluados en el estudio: (de izquierda a derecha) HSC telescópica, FCT de Kisch, Bliss con esquinas en diagonal, Bliss de V Kisch de una pieza Para su reciente investigación sobre los nuevos diseños de contenedores de corrugado de Kisch, Singh estudió la bandeja circular completa (FCT por sus siglas en inglés) de Kisch, un diseño de reemplazo del estilo de contenedor telescópico parcial troquelado (HSC por sus siglas en inglés) y la caja de una pieza V Kisch Bliss, un reemplazo del diseño con esquinas diagonales estilo Bliss. La investigación comparó los dos diseños de Kisch con los tipos de cajas que se utilizan actualmente: el estilo Bliss con esquinas diagonales, que cuenta con diagonales de fibra de cartón corrugado a través de las esquinas de la caja para una mayor resistencia y la caja telescópica parcial troquelada, con una parte superior que se desliza por encima del fondo y tiene una costura central (ver Figura 1) Para determinar la utilidad de los diseños Kisch, Singh recurrió a la D642, Método de prueba para determinar la resistencia a la compresión de los contenedores, componentes y cargas unitarias para embarque y la D4332, Práctica para acondicionar contenedores, embalajes o componentes de embalajes para pruebas, que son dos normas esenciales en la industria desarrolladas y mantenidas por el Comité D10. Originalmente publicada hace más de 60 años, la D642 sigue siendo en la actualidad la norma que se utiliza para los ensayos de compresión y se utiliza comúnmente para medir la capacidad de un contenedor para resistir las fuerzas de compresión externa aplicadas desde diversos ángulos a la caja. Los resultados indican la capacidad de una caja para sobrevivir con éxito a las fuerzas a las que se enfrenta durante el almacenamiento y la distribución. La D4332 compila los procedimientos que simulan condiciones de campo con las que se encuentran los contenedores u otros embalajes, en particular aquellos fabricados con cartón corrugado u otros materiales celulósicos, durante el uso. La norma se aplica tanto a contenedores múltiples como a cargas unitarias así como a cajas o componentes individuales. Las pruebas de compresión verifican la respuesta de las cajas en acondicionamiento estándar, refrigerado y tropical, medios con los que se encuentran los productos embalados en su camino desde el campo a la mesa familiar. Resultados cuantificables Para comparar los diseños de Kisch con los diseños existentes, Singh tomó los resultados de la prueba de acondicionamiento y compresión y los números determinados mediante el uso de la Environmental Defense Fund Paper Calculator (Calculadora de papel del Fondo de defensa del medio ambiente), una herramienta en la web que proporciona números correspondientes a los beneficios ambientales según la elección del material de la caja. Basándose en promedios e investigaciones públicas disponibles acerca de los impactos ambientales del ciclo de vida de la producción y eliminación del papel, la calculadora considera el uso de material, el uso de energía y las descargas y residuos ambientales. Utilizando la calculadora de papel, la investigación demostró ahorros de energía, un mejor uso del recurso natural, reducción de los gases invernadero y reducción de residuos. A partir de su investigación, Singh llegó a las siguientes conclusiones: Las cajas FCT de Kisch fueron aproximadamente un 17% más débiles que los diseños existentes al tiempo que proporcionaron ahorros de materiales en más de un 14%; Las cajas tipo Bliss V Kisch de una pieza resultaron aproximadamente un 14% más fuertes a la vez que proporcionaron ahorros de material en más de un 19% y Las cajas tipo Bliss con esquinas diagonales fueron aproximadamente un 9% más débiles al tiempo que proporcionaron ahorros de casi un 22%. La investigación también demostró que la deformación, indicadora de posible abultamiento lateral y del fondo de las cajas bajo compresión, fue considerablemente menor para los dos diseños de reemplazo de Kisch y el estilo Bliss con esquinas diagonales comparado con el de las cajas HSC telescópicas. Se esperan los valores picos de deformación más bajos debido a las columnas de refuerzo en V incorporadas en los nuevos diseños así como en las cajas estilo Bliss con esquinas diagonales. El estudio muestra que los diseños alternativos propuestos pueden proporcionar una resistencia al apilamiento adecuada, o quizás mejor, según se demostró con la ASTM D642 y la D4332 al tiempo que se utiliza mucho menos material para su construcción. La adición de divisiones internas integrales reduce el abultamiento en el fondo de la caja, fuente adicional de deterioro de la fruta y los vegetales. En general, al considerar los cientos de millones de cajas que se producen en los Estados Unidos, los nuevos diseños ofrecen un potencial considerable de ahorro en materiales. A su vez, esos ahorros se traducen en significativos ahorros de energía, optimización relativa de recursos naturales y la reducción de emisiones de gases invernadero y de residuos. Como expresó Singh:"Al cambiar el diseño se pueden lograr realmente los objetivos de cuidado del medio ambiente." El Dr. JAY SINGH es profesor asociado de tecnología industrial en Orfalea College of Business, California Polytechnic State University (Escuela de Negocios Orfalea de la Universidad Estatal Politécnica de California), San Luis Obispo, California y vicepresidente de la Divisin 1 del Comité D10 sobre Embalajes de la ASTM International.