Pruebas de paquetes

Las pruebas de embalaje o ensayos de empaque implican la medición de una característica o propiedad relacionada con el embalaje . Esto incluye materiales de embalaje, componentes de embalaje, ^{[ 1 ]} paquetes primarios, contenedores de envío y cargas unitarias , así como los procesos asociados.

Las pruebas miden los efectos y las interacciones de los niveles de embalaje, el contenido del envase, las fuerzas externas y el uso final.

Puede incluir experimentos controlados de laboratorio , evaluaciones subjetivas realizadas por personas o pruebas de campo. La documentación es importante: método de prueba formal , informe de prueba, fotografías, videos, etc.

Las pruebas pueden ser cualitativas o cuantitativas . Las pruebas de envases suelen ser físicas . En algunos tipos de envases, como los de alimentos y productos farmacéuticos, se realizan pruebas químicas para determinar la idoneidad de los materiales en contacto con los alimentos . Los programas de pruebas abarcan desde pruebas sencillas con poca replicación hasta diseños experimentales más exhaustivos .

Las pruebas de los envases pueden extenderse a lo largo de todo su ciclo de vida. Se puede evaluar la capacidad de los envases para ser reciclados y su capacidad para degradarse como residuos superficiales , en un vertedero sellado o en condiciones de compostaje . ^{[ 2 ]}

Las pruebas de embalaje pueden tener diversos propósitos, como por ejemplo:

• Determinar si se cumplen los requisitos de una especificación , reglamento o contrato , o verificar que se cumplen.
• Determinar si un nuevo programa de desarrollo de productos va por buen camino: Demostrar la prueba de concepto.
• Proporcionar datos estándar para otras funciones científicas, de ingeniería y de garantía de calidad.
• Validar la idoneidad para el uso final.
• Proporcionar una base para la comunicación técnica.
• Proporcionar un medio técnico para comparar varias opciones.
• Proporcionar pruebas en procedimientos legales: responsabilidad por productos defectuosos , patentes , reclamaciones de productos, etc.
• Ayudar a resolver problemas con el embalaje actual.
• Ayudar a identificar posibles ahorros de costes en el embalaje.

Las pruebas de embalaje se pueden utilizar para:

• Someter los paquetes (y su contenido) a las tensiones y dinámicas que se encuentran en el campo.
• Reproducción de los tipos de daños en paquetes y contenidos encontrados en envíos reales.
• Controlar la producción uniforme de paquetes y componentes ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Para ciertos tipos de productos, las pruebas de envasado son obligatorias por normativa: alimentos , productos farmacéuticos , dispositivos médicos , mercancías peligrosas , etc. Esto puede abarcar tanto la cualificación del diseño como las pruebas periódicas y el control de los procesos de envasado. Los procesos pueden controlarse mediante diversos sistemas de gestión de la calidad, como HACCP , control estadístico de procesos , protocolos de validación, ISO 9000, etc.

Para productos no regulados, las pruebas pueden ser requeridas por un contrato o especificación vigente. El grado de prueba del embalaje a menudo puede ser una decisión comercial. La gestión de riesgos puede incluir factores como:

• costos de embalaje
• costos de las pruebas de empaque
• valor del contenido que se envía
• valor de la buena voluntad del cliente
• exposición a la responsabilidad por productos
• otros posibles costes derivados de un embalaje inadecuado
• etc.

En el diseño de envases para distribución, una consideración fundamental es determinar si un producto envasado corre el riesgo de dañarse durante el transporte hasta el cliente final. El propósito principal de un envase es garantizar la seguridad del producto durante el transporte y el almacenamiento. Si un producto se daña durante este proceso, el envase no cumple su objetivo principal y el cliente probablemente lo devolverá o no lo comprará. ^{[ 6 ]}

Las pruebas de empaque suelen ser una parte formal de los programas de gestión de proyectos . Generalmente, los empaques se prueban cuando hay un nuevo diseño de empaque, una revisión de un diseño actual, un cambio en el material de empaque y por otras razones. Probar un nuevo diseño de empaque antes de la fabricación a gran escala puede ahorrar tiempo y dinero. ^{[ 7 ]}

Muchos proveedores ofrecen pruebas limitadas de materiales y embalajes como servicio gratuito para sus clientes. Es común que los fabricantes de embalajes colaboren con proveedores de renombre: muchos cuentan con sistemas de gestión de calidad certificados, como la norma ISO 9000 , o permiten a los clientes realizar auditorías técnicas y de calidad. Los datos de las pruebas suelen compartirse. Sin embargo, existe el riesgo de que las pruebas realizadas por los proveedores tiendan a interesarse en sus propios intereses y no sean completamente imparciales.

Las grandes empresas suelen tener su propio personal de empaquetado y un laboratorio de pruebas y desarrollo de envases . ^{[ 8 ]} Los ingenieros corporativos conocen mejor que nadie sus productos, capacidades de fabricación, sistema logístico y clientes. Se ha documentado la reducción de costes de los productos existentes y la evitación de costes para los nuevos productos. ^{[ 9 ]}

Otra opción es recurrir a un consultor remunerado , un contratista independiente o un laboratorio de pruebas independiente externo ^{[ 10 ]} . Suelen elegirse por su experiencia especializada, el acceso a determinados equipos de prueba ^{[ 11 ]} , para proyectos de alta demanda o cuando se requieren pruebas independientes. Muchos cuentan con certificaciones y acreditaciones: ISO 9000, ISO/IEC 17025 y diversas agencias reguladoras.

Varias organizaciones de normalización publican métodos de prueba para la verificación de paquetes. Entre ellos se incluyen:

• Organización Internacional de Normalización , ISO
• ASTM Internacional
• Comité Europeo de Normalización . CEN
• TAPPI
• Normas militares ^{[ 12 ]}
• ISTA (Asociación Internacional de Tránsito Seguro) ^{[ 13 ]}

Los gobiernos y los organismos reguladores publican diversos métodos de ensayo para envases. Además, existen numerosos estándares de ensayo corporativos en uso. La revisión de la literatura técnica y las patentes ofrece buenas opciones para considerar en cuanto a los procedimientos de ensayo.

Los investigadores no están obligados a utilizar las normas publicadas, sino que pueden modificar los métodos de ensayo existentes o desarrollar procedimientos específicos para sus necesidades particulares. Si se realiza un ensayo con una desviación de un método publicado o si se emplea un método nuevo, el informe de ensayo debe describir completamente el procedimiento.

La base del diseño y el rendimiento del embalaje reside en los materiales que lo componen. Es necesario comunicar las propiedades físicas , y en ocasiones químicas , de estos materiales a los ingenieros de embalaje para facilitar el proceso de diseño. Los proveedores publican fichas técnicas y otras comunicaciones técnicas que incluyen las propiedades físicas típicas o promedio relevantes y el método de ensayo en el que se basan. En ocasiones, esta información es suficiente. En otras, el fabricante o el proveedor requieren ensayos adicionales de los materiales y componentes para definir mejor ciertas características.

Una vez finalizado el diseño del embalaje, es necesario comunicar a los proveedores las especificaciones de los materiales que lo componen. A menudo, se requieren pruebas de los materiales de embalaje para identificar las características críticas y las tolerancias de ingeniería . Estas se utilizan para elaborar y garantizar el cumplimiento de las especificaciones.

Por ejemplo, los datos de la película retráctil pueden incluir: resistencia a la tracción (MD y CD), elongación , módulo elástico , energía superficial , espesor, tasa de transmisión de vapor de agua , tasa de transmisión de oxígeno , resistencia al sellado térmico, condiciones de sellado térmico, condiciones de retracción térmica, etc. A menudo se proporcionan valores promedio y capacidad del proceso . También pueden ser necesarias las propiedades químicas relacionadas con su uso como materiales en contacto con alimentos.

Algunos tipos de pruebas de embalaje no utilizan instrumentos científicos, sino que recurren a personas para la evaluación.

Las regulaciones para envases a prueba de niños requieren un protocolo de prueba que involucre a niños. Se entregan muestras de los envases de prueba a una población infantil específica. Con paneles de 50 niños, un alto porcentaje debe ser incapaz de abrir un envase de prueba en 5 minutos. ^{[ 14 ]} También se evalúa la capacidad de los adultos para abrir un envase a prueba de niños.

Los envases de productos de consumo suelen evaluarse mediante grupos focales . Los participantes evalúan las características del envase en una sala vigilada por cámaras de vídeo. Las respuestas de los consumidores se analizan cualitativamente para incorporarlas al proceso de desarrollo del nuevo envase.

Algunos fabricantes de alimentos utilizan evaluaciones organolépticas . Las personas usan sus sentidos (gusto, olfato, etc.) para determinar si algún componente del envase ha contaminado los alimentos que contiene.

Un nuevo envase puede evaluarse en un mercado de prueba donde los consumidores lo prueban en casa. Los consumidores tienen la oportunidad de comprar el producto, quizás con un cupón o descuento. Las tarjetas de respuesta o los sitios web proporcionan retroalimentación a los desarrolladores del envase. Quizás la retroalimentación más importante sea la repetición de las compras de los artículos con el nuevo envase. Las evaluaciones de envases son una parte importante de la investigación de mercado .

La legibilidad del texto en envases y etiquetas siempre es subjetiva debido a las variaciones inherentes entre las personas. Se han realizado esfuerzos para cuantificar mejor este aspecto mediante la evaluación por parte de personas en un laboratorio: se sigue utilizando a personas para la evaluación, pero también se emplea un aparato de prueba para ayudar a reducir la variabilidad. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Se realizan algunas pruebas de laboratorio, pero aun así requieren la observación de personas. Algunos procedimientos de prueba exigen que los ingenieros de pruebas determinen si se han cumplido o no los criterios de aceptación preestablecidos.

Las condiciones ambientales de las pruebas son cruciales. El rendimiento medido de muchos envases se ve afectado por las atmósferas de acondicionamiento y prueba. Por ejemplo, los productos a base de papel se ven muy afectados por su contenido de humedad: es necesario controlar la humedad relativa . Los productos de plástico suelen verse muy afectados por la temperatura . ^{[ 17 ]}

Las condiciones habituales son de 23  °C (73,4  °F) y 50 % de humedad relativa, pero también se publican otras condiciones de ensayo estándar en las normas de ensayo de materiales y embalajes. Asimismo, se especifican las tolerancias de ingeniería para dichas condiciones. A menudo, el embalaje se acondiciona al entorno especificado y se ensaya bajo esas condiciones. Esto puede realizarse en una sala climatizada o en una cámara que aísla la prueba. En algunos ensayos, el embalaje se acondiciona a un entorno específico, luego se traslada a condiciones ambientales y se ensaya rápidamente. El informe de ensayo debe indicar las condiciones reales utilizadas.

Los ingenieros consideran fundamental conocer los efectos de todas las condiciones previstas en el rendimiento del paquete. Esto se puede lograr mediante la investigación de la literatura técnica publicada, la obtención de la documentación del proveedor o la realización de pruebas controladas en diversas condiciones.

Las pruebas de laboratorio pueden ayudar a determinar la vida útil de un envase y su contenido en diversas condiciones. Esto es especialmente importante para alimentos, productos farmacéuticos, algunos productos químicos y una variedad de productos. Las pruebas suelen ser específicas para cada producto, ya que los mecanismos de degradación a menudo varían. Para evaluar la vida útil, se suelen utilizar exposiciones a temperaturas y humedades normales y elevadas. La capacidad del envase para controlar la degradación del producto es objeto frecuente de evaluaciones tanto en laboratorio como en condiciones reales.

Los envases pueden degradarse por la exposición a la temperatura, la humedad, el tiempo, la esterilización (vapor, radiación, gas, etc.), la luz solar y otros factores ambientales. Para algunos tipos de envases, es común realizar pruebas para detectar la posible corrosión de los metales, la degradación de los polímeros y pruebas de resistencia a la intemperie de estos . En un laboratorio se pueden realizar diversos tipos de envejecimiento acelerado de envases y materiales.

La exposición a temperaturas elevadas acelera algunos mecanismos de degradación. A menudo se utiliza una ecuación de Arrhenius para correlacionar ciertas reacciones químicas a diferentes temperaturas, basándose en la elección adecuada de _los coeficientes Q10 .

Como en cualquier prueba de laboratorio, es importante validar los ensayos de campo.

Las cámaras de vacío se utilizan para probar la capacidad de un paquete para soportar bajas presiones. Esto puede ser para:

1. Determinar la capacidad de los paquetes para soportar bajas presiones que podrían encontrarse. Esto podría ocurrir en un envío aéreo o en un envío por camión a gran altitud. ^{[ 18 ]}
2. Un sistema de vacío de laboratorio somete un paquete sellado a una presión controlada para comprobar la resistencia de los sellos, la tendencia a las fugas y la capacidad de mantener la esterilidad.

Tanto los envases primarios (para el consumidor) como los contenedores de envío corren el riesgo de caerse o de sufrir impactos con otros objetos. La integridad del embalaje y la protección del producto son funciones importantes del mismo. Se realizan pruebas para medir la resistencia de los envases y productos a golpes e impactos controlados en laboratorio.

Las pruebas también determinan la eficacia del acolchado del embalaje para aislar los productos frágiles de los golpes . Se utiliza instrumentación para medir el impacto transmitido a un producto acolchado. Se pueden utilizar pruebas de caída sencillas para las evaluaciones. ^{[ 19 ]}

Muchos envases se utilizan para productos sensibles a la temperatura. La capacidad de los contenedores de envío isotérmicos para proteger su contenido de las fluctuaciones de temperatura se puede medir en un laboratorio. Las pruebas pueden realizarse con contenedores vacíos o llenos con bolsas de gel refrigerante o hielo , su contenido, etc. Para este y otros tipos de embalaje se suelen utilizar hornos, congeladores y cámaras climáticas. También se pueden estudiar los efectos de los golpes y las vibraciones sobre el rendimiento térmico.

Los registradores digitales de temperatura se utilizan para medir las temperaturas en diferentes sistemas de distribución. Estos datos se emplean a veces para desarrollar métodos de ensayo de laboratorio específicos para dicho sistema.

Algunos envases, especialmente los de vidrio, pueden ser sensibles a los cambios bruscos de temperatura: choque térmico . Un método de prueba consiste en pasar rápidamente de baños de agua fría a caliente y viceversa.

Las asas de los paquetes (y los orificios para las manos en los paquetes) facilitan su transporte y manipulación. Se utilizan con frecuencia procedimientos de laboratorio objetivos para ayudar a determinar el rendimiento. Se utilizan "manos" fijas de diversos diseños para sujetar un asa (a veces dos asas para una caja). Las más comunes son las "pruebas de sacudida" mediante procedimientos de prueba de caída modificados o el uso de tasas de tracción constantes de una máquina de ensayo universal . Otros procedimientos utilizan una fuerza estática colgando un paquete muy cargado durante un tiempo prolongado o incluso utilizando una centrífuga .

Se producen vibraciones durante el transporte (vibración del vehículo, carreteras irregulares, etc.) y el movimiento en cintas transportadoras . Los posibles daños causados ​​por las vibraciones pueden incluir:

• fracturas y daños por fatiga
• cables sueltos, tapas de rosca, etc.
• magulladuras en productos blandos (frutas, etc.)
• abrasión superficial
• etc.

La capacidad de un embalaje para resistir estas vibraciones y proteger su contenido se puede medir mediante diversos procedimientos de ensayo de laboratorio. Algunos permiten identificar las frecuencias de vibración específicas que pueden causar daños. En ocasiones, se emplean metodologías de ensayo modal . Otros utilizan bandas específicas de vibración aleatoria para representar mejor las vibraciones complejas medidas en estudios de campo de entornos de distribución.

La abrasión puede afectar a varios niveles del embalaje. Los artículos que se envían pueden rozarse entre sí o contra las superficies del embalaje durante el transporte. Los embalajes interiores pueden rozarse entre sí, dañando los gráficos y los códigos de barras. Los contenedores de envío, como las cajas de cartón corrugado, pueden sufrir daños en la cinta adhesiva y las etiquetas. Se utilizan varios tipos de pruebas de vibración del embalaje para ayudar a determinar los efectos de la vibración durante el transporte. ^{[ 21 ]} Posteriormente, se pueden tomar medidas correctivas. Las pruebas de materiales independientes también son útiles. ^{[ 22 ]}

Las pruebas de compresión se refieren al apilamiento o aplastamiento de paquetes, especialmente contenedores de envío. Generalmente miden la fuerza necesaria para aplastar un paquete, una pila de paquetes o una unidad de carga. Los paquetes pueden estar vacíos o llenos, como en el caso del envío. Se utiliza una curva fuerza-deformación para obtener la carga máxima u otros puntos deseados. Otras pruebas utilizan una carga constante y miden el tiempo hasta la falla o hasta una deformación crítica.

La compresión dinámica a veces se prueba mediante ensayos de choque o impacto con una carga adicional para aplastar el paquete de prueba. La compresión dinámica también se realiza en ensayos de vibración apilada.

Las cargas de palés grandes , las cajas a granel , las cajas de madera y los cajones pueden evaluarse mediante muchos de los procedimientos de prueba mencionados anteriormente. Además, existen algunos métodos de prueba especiales para estas cargas de mayor tamaño.

Los verificadores de códigos de barras evalúan diversos aspectos de legibilidad en los paquetes como parte de un programa de calidad continua. Una validación más exhaustiva puede incluir evaluaciones posteriores a pruebas de uso (y maltrato), como exposición a la luz solar, abrasión, impacto, humedad, etc.

Los contenedores de envío suelen someterse a pruebas secuenciales que combinan diferentes métodos de ensayo. Existen diversos protocolos y programas de prueba estándar para evaluar el embalaje de transporte. Estos se utilizan para determinar la idoneidad de los contenedores, tanto completos como llenos, para distintos sistemas logísticos . Algunos evalúan la resistencia general del contenedor, mientras que otros reproducen los tipos de daños que se producen durante la distribución. Algunos basan el tipo y la severidad de las pruebas en estudios formales del entorno de distribución: instrumentación , registradores de datos y observación. Los ciclos de prueba con estos elementos documentados simulan mejor ciertas partes de los entornos de envío logístico.

ASTM Internacional

ASTM D4169 - Práctica estándar para pruebas de rendimiento de contenedores y sistemas de envío

ASTM D7386 - Práctica estándar para pruebas de rendimiento de paquetes para sistemas de entrega de paquetes individuales.

ISO

ISO 4180:2009 Embalaje – Embalajes de transporte completamente llenos – Reglas generales para la elaboración de programas de ensayos de rendimiento

Asociación Internacional de Tránsito Seguro

Procedimiento 1A: Productos envasados ​​con un peso de 150 lb (68  kg) o menos

Procedimiento 1B: Productos envasados ​​con un peso superior a 150 lb (68  kg)

Procedimiento 1C: Pruebas ampliadas para productos envasados ​​individualmente con un peso de 150 lb (68  kg) o menos.

Procedimiento 1D: Pruebas ampliadas para productos envasados ​​individualmente que pesen más de 150 lb (68  kg).

Procedimiento 1E: Cargas unitarias

Procedimiento 1G: Productos envasados ​​con un peso de 150 lb (68  kg) o menos (vibración aleatoria)

Procedimiento 1H: Productos envasados ​​con un peso superior a 150 lb (68  kg) (vibración aleatoria)

Procedimiento 2A: Productos envasados ​​con un peso de 150 lb (68  kg) o menos

Procedimiento 2B: Productos envasados ​​con un peso superior a 150 lb (68  kg)

Procedimiento 2C: Paquetes de muebles

Procedimiento 3A: Productos empaquetados para envíos mediante sistema de entrega de paquetes de 70  kg (150 lb) o menos (estándar, pequeños, planos o alargados)

Procedimiento 3B: Productos empaquetados para envíos de carga parcial (LTL)

Procedimiento 3E: Cargas unitarias del mismo producto

Procedimiento 3F: Productos empaquetados para envío desde el centro de distribución al punto de venta minorista 100 lb (45  kg)

Procedimiento 3H: Prueba de rendimiento para productos o productos envasados ​​en contenedores de transporte a granel manipulados mecánicamente.

Proyecto 3K: Bienes de consumo de alta rotación para la cadena de suministro minorista europea

Proyecto 4AB: Pruebas de rendimiento de simulación mejoradas (planificador de pruebas en línea)

6-FEDEX-A: Procedimientos de FedEx para probar productos empaquetados que pesen hasta 150 libras

6-FEDEX-B: Procedimientos de FedEx para probar productos empaquetados que pesan más de 150 libras

6-SAMSCLUB, Productos empaquetados para el envío del sistema de distribución de Sam's Club

Procedimiento 7D: Embalaje de transporte con control térmico para envíos mediante sistema de entrega de paquetes.

ISTA 7E: Norma de ensayo para embalajes de transporte térmico utilizados en sistemas de entrega de paquetería.

Además, las pruebas de empaque suelen estar relacionadas con el producto específico que contiene el paquete. A continuación, se presentan algunas categorías generales de productos y consideraciones especiales para las pruebas de empaque:

• Análisis de datos
• Ensayos no destructivos
• Verificación y validación

• Instituto de Profesionales del Embalaje
• Asociación Internacional de Tránsito Seguro (ISTA)
• Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales
• Safe Load Testing Technologies, 'Todo lo que necesitas saber sobre Amazon ISTA Test' , 2018
• Validación de métodos de prueba, Westpak, 2021