Tecnología predictiva de la deformación de botellas de PET
Un estudio inspirado en el Everest ilustra una metodología de la empresa BMT para predecir la deformación de botellas de PET por la presión provocada por la altitud.
BMT combina la simulación de moldeo por soplado y estirado con pruebas físicas para evaluar el impacto de los cambios de presión causados por la altitud en las botellas ligeras.
A medida que los fabricantes de envases continúan implementando estrategias para reducir el peso, garantizar el rendimiento de las botellas en redes de distribución cada vez más complejas sigue siendo un desafío de ingeniería crucial.
En este sentido, un nuevo estudio de BMT demuestra cómo la simulación integrada y las pruebas físicas pueden utilizarse para predecir y mitigar la deformación de las botellas inducida por la altitud antes de que los productos entren en la cadena de suministro.
Diferencias de presión importantes
Las diferencias de presión que se generan cuando los productos llenados en instalaciones de gran altitud se transportan a altitudes más bajas pueden generar un efecto de vacío interno dentro de los envases sellados, provocando deformaciones y, en casos graves, el colapso estructural. Dado que los cambios de presión por la altitud suelen considerarse en el desarrollo de envases, esto puede resultar en un sobrediseño y entrar en conflicto con los objetivos de reducción de peso de las botellas.
Para abordar este desafío, BMT desarrolló una metodología de ingeniería integrada que combina la simulación de moldeo por soplado y estirado (SBM) con pruebas estructurales para evaluar el impacto del volumen de llenado en el rendimiento de la botella bajo cambios de presión por altitud. El enfoque se validó mediante un estudio de caso inspirado en el Monte Everest, que simulaba una botella llenada y sellada en la cima antes de ser transportada al nivel del mar.
Como apunta Ross Blair, Jefe de Ingeniería de BMT, «El rendimiento del embalaje debe evaluarse a lo largo de toda la cadena de distribución, no solo en el punto de fabricación. Este trabajo demuestra cómo la simulación y las pruebas físicas pueden utilizarse conjuntamente para predecir la deformación inducida por la altitud y respaldar decisiones de diseño de embalaje más fundamentadas«.
Prueba en el Everest
El escenario del Everest creó una diferencia de presión de aproximadamente 680 mbar entre la cima del Monte Everest y el nivel del mar. De esta manera, los ingenieros pudieron investigar los efectos de la carga inducida por la altitud en los embalajes ligeros de PET. Se utilizaron técnicas de simulación avanzadas junto con pruebas físicas en cámara de presión para recrear la deformación y validar las predicciones del modelo con los resultados de las pruebas físicas.
El estudio también examinó el impacto del volumen del espacio libre en el rendimiento de la botella. Se llenaron botellas a diferentes niveles para evaluar cómo el volumen de aire sobre el líquido influía en la deformación en condiciones de vacío.
Figura 2: Presión de colapso en función de los diferentes volúmenes de llenado.
Igualmente, los resultados indican una relación no lineal entre el volumen de llenado y la presión necesaria para iniciar el colapso, donde el aumento del nivel de llenado conlleva un umbral de presión de vacío desproporcionadamente mayor.
Concretamente, un volumen de llenado del 97% ofreció el mejor rendimiento general, minimizando la deflexión máxima de la pared lateral y limitando la reducción del volumen total de la botella a aproximadamente un 1,2%. En general, los hallazgos demuestran que reducir el espacio libre disminuye la deformación y aumenta significativamente la presión necesaria para desencadenar el colapso estructural.
Más pruebas
Este enfoque permite a los fabricantes cuantificar la relación entre aumentar el volumen de llenado y reducir el peso de la botella. Si bien los volúmenes de llenado más altos pueden mejorar el rendimiento, también pueden aumentar los costos del producto, lo que ayuda a los equipos a identificar el equilibrio óptimo entre el rendimiento del envase y el costo.
Figura 3: Relación entre la presión de vacío y la reducción del volumen de la botella para diferentes volúmenes de llenado.
Así, si bien aumentar el volumen de llenado representa una vía para mejorar el rendimiento, los hallazgos también sugieren que la distribución del espesor, las condiciones de procesamiento de SBM y el diseño estructural de la botella pueden desempeñar un papel importante en la resistencia al desprendimiento de material.
*Para más información: www.bmt-ni.com
