Carga superior (aplastamiento de columna)

La prueba de carga superior, también conocida como prueba de aplastamiento de columna, es un método utilizado para evaluar la capacidad de un componente de envase para soportar una fuerza de compresión vertical sin deformarse o fallar. En su forma más común, la prueba consiste en aplicar una carga controlada desde la parte superior de la muestra, a menudo una botella, tarro, bandeja rígida o recipiente similar, hasta que alcanza una deformación especificada o falla estructuralmente.

Un montaje de ensayo típico consta de un banco de pruebas vertical motorizado, un plato de compresión, una célula de carga calibrada para medir la fuerza y dispositivos de alineación para garantizar que la carga se aplica uniformemente a lo largo del eje vertical del recipiente. El objetivo es reproducir las fuerzas de compresión a las que pueden verse sometidos los envases durante el taponado, apilado, transporte o almacenamiento.

Aunque está relacionado con otros ensayos de compresión, como el ensayo de aplastamiento de cajas, el ensayo de carga superior se centra específicamente en la resistencia columnar, más que en el aplastamiento de superficies o bordes. Esto lo hace especialmente relevante para los envases rígidos o semirrígidos en los que el rendimiento de la carga axial es fundamental para mantener la integridad y la seguridad del producto.

Normas como ASTM D2659, EN 22872 e ISBT PTC-0002 definen procedimientos y puntos de referencia de rendimiento para realizar estos ensayos en materiales de envasado, garantizando que los resultados sean repetibles y comparables en todos los entornos de ensayo.

Las pruebas de carga superior desempeñan un papel fundamental en el diseño de envases, la garantía de calidad y la conformidad. Ayuda a:

• Verificar que los envases pueden soportar fuerzas de compresión durante el taponado, donde el par de cierre puede generar una presión axial significativa. Por ejemplo, las botellas de PET para bebidas pueden tener que resistir entre 200 y 400 N durante el proceso de tapado.
• Garantizar que los envases mantengan su integridad durante el apilamiento en almacenamiento o tránsito, evitando deformaciones o colapsos.
• Apoyar las iniciativas de aligeramiento permitiendo a los fabricantes reducir el uso de materiales sin comprometer el rendimiento.
• Evitar costosos daños al producto o riesgos para la seguridad causados por fallos del envase bajo carga.
• Reducir los residuos identificando problemas de diseño o fabricación en una fase temprana del ciclo de producción.

Sectores como la alimentación y las bebidas, los artículos domésticos, los envases médicos y los envases sostenibles confían en las pruebas de carga superior para validar la seguridad de los productos, mejorar la satisfacción del consumidor y cumplir las normas específicas del sector.

Equipamiento y configuración

El equipo esencial para una prueba de carga superior incluye:

• Banco de pruebas vertical motorizado para aplicar una fuerza de compresión a un ritmo controlado.
• Platina o dispositivos de compresión para distribuir la fuerza uniformemente por la superficie superior de la probeta.
• Célula de carga para medir con precisión la fuerza aplicada.
• Guías de alineación y soportes de recipientes para garantizar que la muestra permanezca centrada y estable.

El control de la velocidad es crucial. Las normas de ensayo especifican la velocidad a la que debe aplicarse la carga para simular las condiciones del mundo real. Por ejemplo, los ensayos con botellas suelen requerir una aplicación de fuerza lenta y constante para imitar las presiones de taponado o apilado.

Método paso a paso

• Acondicione las probetas a una temperatura y humedad estándar para garantizar resultados coherentes.
• Coloque la probeta en la plataforma de ensayo o en el soporte, asegurándose de que está correctamente alineada bajo el plato de compresión.
• Configure los parámetros de ensayo en el software de control, incluida la velocidad de aplicación de la carga y los criterios de punto final.
• Aplique la carga verticalmente a la velocidad especificada hasta que se produzca el fallo o se alcance un límite de deformación predeterminado.
• Registre los valores de carga máxima y deformación mediante el software para su análisis.
• Repita el ensayo en varias muestras para evaluar la repetibilidad y la fiabilidad estadística.

Los sistemas modernos suelen integrarse con software de control avanzado, lo que permite la captura automatizada de datos, el trazado en tiempo real de curvas de fuerza-deformación y la determinación inmediata de apto o no apto en función de los criterios establecidos.

Experiencia en carga vertical y resistencia axial

Mecmesin ofrece sistemas dedicados de ensayo de carga axial ampliamente utilizados para botellas de PET, bandejas rígidas y materiales de envasado de base biológica como PLA y rPET. Sistemas como el OmniTest y el MultiTest-dV están diseñados para proporcionar resultados precisos y repetibles para el control de calidad, la investigación y la monitorización de la producción.

Conforme a estándares y configurable

Los equipos de Mecmesin son compatibles con las principales normas de la industria, incluyendo ASTM D2659, EN 22872 e ISBT PTC-0002. Los marcos y dispositivos de ensayo pueden configurarse para adaptarse a una amplia gama de tipos y geometrías de envases, desde pequeños viales farmacéuticos hasta grandes botellas de bebidas.

Equipos de precisión y software inteligente

Los bancos de ensayo de Mecmesin, combinados con células de carga de alta precisión, pueden medir fuerzas desde unos pocos newtons hasta varios kilonewtons. La plataforma de software VectorPro permite rutinas programables, gráficos en tiempo real, análisis automatizados de pasa o no pasa y exportación segura de datos para cumplir los requisitos de conformidad y auditoría.

Soporte técnico global

Más allá de los equipos, Mecmesin proporciona consultoría preventa, diseño de utillajes a medida, servicios de calibración, formación de operarios y soporte técnico en todo el mundo. Esto asegura que los sistemas de ensayo no sólo se instalan correctamente, sino que continúan funcionando con un rendimiento óptimo durante su vida útil.

ASTM D2659

Especifica el método para determinar la resistencia al aplastamiento de columnas de envases termoplásticos soplados. Define los parámetros de acondicionamiento, alineación y aplicación de la carga para garantizar resultados reproducibles.

EN 22872

Esboza el procedimiento para el ensayo de compresión vertical de envases y cierres. Es aplicable a una amplia gama de tipos de envases y respalda el cumplimiento de las normas internacionales de calidad.

ISBT PTC-0002

Método voluntario establecido por la Sociedad Internacional de Tecnólogos de Bebidas. Proporciona directrices para la evaluación comparativa de la resistencia axial de las botellas de PET, especialmente en el sector de las bebidas.

Botellas y tapones de plástico

En la fabricación de bebidas y productos domésticos, las pruebas de carga superior son esenciales para confirmar que las botellas pueden soportar el proceso de taponado sin deformarse. También verifica la resistencia al apilamiento para el transporte paletizado. Las pruebas de retención de par se realizan a menudo junto con las pruebas de carga superior para garantizar que los cierres permanecen seguros a lo largo del tiempo.

PLA y materiales reciclables

Los materiales de envasado sostenibles, como el PLA y el PET reciclado, tienen propiedades mecánicas diferentes a las de los plásticos tradicionales. Las pruebas de carga superior garantizan que estas alternativas cumplen los requisitos de rendimiento al tiempo que apoyan los objetivos medioambientales.

Sistemas de envasado médico

Las bandejas médicas rígidas, los blísteres y los envases estériles deben resistir la deformación para evitar la contaminación y mantener la seguridad. Las pruebas de carga superior ayudan a verificar que estos envases pueden soportar las fuerzas verticales que se producen durante el almacenamiento, el transporte y la manipulación.

Los ensayos de carga superior proporcionan una medida vital del rendimiento del envase, ayudando a los ingenieros y equipos de calidad a optimizar los diseños, cumplir con la normativa y garantizar la seguridad del producto. Mecmesin ofrece soluciones a medida, desde bastidores de ensayo estándar hasta dispositivos personalizados y configuraciones de software, respaldadas por un soporte técnico global. Para una orientación experta en la selección del sistema adecuado para su aplicación, hable con un experto de Mecmesin.