Seminário Desenvolvimento e Avaliação de Embalagens de Transporte e Distribuição Dimensionamento estrutural de embalagem - Projeto e Avaliação Eng. Tiago B. H. Dantas Pesquisador - CETEA
O que é Dimensionamento Estrutural Estudo das características de um sistema produtoembalagem de forma a minimizar os danos causados ao mesmo quando submetido às condições reais de uso.
Objetivos do Dimensionamento Estrutural redução de perdas; manutenção da imagem do produto; segurança no armazenamento; redução de custos com produtos devolvidos.
Parâmetros que afetam a resistência umidade relativa
Variações durante o transporte Temperatura ( C) 36 34 32 30 28 26 24 22 20 Int C Int %RH Dias 90 80 70 60 50 40 30 Umidade %UR
Parâmetros que afetam a resistência umidade relativa tempo de estocagem;
Parâmetros que afetam a resistência fluência da embalagem (primária e/ou secundária) 120 100 Resistência (%) 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 Tempo de estocagem (dias)
Parâmetros que afetam a resistência umidade relativa; tempo de estocagem; forma de empilhamento;
Formas de Empilhamento compressão: direção topo/fundo dos painéis; maior resistência: cantos;
Formas de Empilhamento arranjo colunar
Formas de Empilhamento arranjo cruzado
Formas de Empilhamento sobrepaletização;
Parâmetros que afetam a resistência umidade relativa tempo de estocagem; forma de empilhamento; tipo de manuseio e transporte;
Parâmetros que afetam a resistência Alterações na estrutura da caixa e do papelão: amassamento da onda; amassamento dos cantos e bordas;
Parâmetros que afetam a resistência umidade relativa tempo de estocagem; forma de empilhamento; tipo de manuseio e transporte; características do produto;
Parâmetros que afetam a resistência produto auto-sustentável ou não; tampa e fundo encaixáveis; forma da embalagem primária; material da embalagem primária;
Parâmetros que afetam a resistência Contribuição das embalagens primárias: considerar deflexão da embalagem secundária; considerar fluência da embalagem primária; considerar posicionamento das mesmas dentro da embalagem secundária (abas).
Parâmetros que afetam a resistência FA TO R U m idade Relativa Tem po de Estocagem Tipo de M anuseio Característica do Produto Tipo de Em pilham ento RESISTÊN CIA À CO N D IÇÃ O CO M PRESSÃ O REM A N ESCEN TE (% ) 50% 100 65% 87 75% 78 80% 70 90% 52 1 sem ana 65 1 m ês 60 3 m eses 55 1 ano 50 N orm al 80 Severo 60 Sustentável 130 N ão-sustentável 100 Colunar 95 Colunar + Sobrepalete 90-60 Cruzado 50 Cruzado + Sobrepalete 48-40
Parâmetros que afetam a resistência Exemplo: Embalagens de 10kgf paletizadas em 11 camadas: Peso total sobre a última caixa: 100kgf Fatores a serem considerados: Umidade relativa na estocagem: 75%; Tempo de estocagem: 1 mês; Manuseio severo; Produto não-sustentável; Empilhamento cruzado
Parâmetros que afetam a resistência Fator de segurança = 0,78 0,6 0,6 1,0 0,5 = 0,14 Portanto, a resistência da caixa em laboratório deve ser de: RC = 100kgf/0,14 RC = 714kgf
Resistência à compressão O ensaio de resistência à compressão avalia a capacidade da embalagem em resistir a uma carga vertical em condições padronizadas.
Resistência à compressão Compressão Dinâmica: Capacidade do equipamento: até 50.000lbf; Permite ensaio com placas fixas ou flutuantes; Gráfico da força aplicada vs deformação; 500 450 400 350 Força (kgf) 300 250 200 150 100 50 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Deflexão (cm)
Resistência à compressão Placas fixas vs. placas flutuantes F F R R R R Placas se mantêm paralelas Placa superior é livre para acompanhar a deformação da embalagem
Resistência à compressão Placas fixas vs. placas flutuantes
Resistência ao empilhamento estrutura metálica; cilindros pneumáticos; pode ser utilizado em câmara climatizada;
Determinação da resistência do frasco: Situação de empilhamento: 2 paletes de 6 camadas = 12 camadas; 6 frascos por caixa; 10 caixas por camada; peso do palete: 45kg; peso do frasco com produto: 1kg; peso da caixa: 0,5kg;
Disposição das embalagens primárias dentro da secundária Espaço entre abas
peso bruto por caixa: 6,5kg; peso do palete por caixa da primeira camada: 4,5kg; carga total por caixa da primeira camada: [(11 camadas) x (6,5kg)] + 4,5kg Carga por caixa = 76kgf
Contribuição da caixa de papelão ondulado, considerando-se: Estocagem por três meses; UR = 75%; Manuseio normal; Empilhamento cruzado; Produto auto-sustentável; Fator de correção: 0,223 Resistência da caixa à compressão (laboratório) = 250kgf Contribuição da caixa = 55,8kgf
Resistência requerida por frasco (compressão dinâmica): RR = [(76kgf) - (55,8kgf)] / 4 = 5,05kgf Considerando-se um fator de perda devido à fluência do frasco como sendo 0,70, temos que a resistência do frasco à compressão dinâmica no limite de linearidade deve ser: RLL = 7,2kgf
Determinação do espaço-livre da caixa: Deflexão média da caixa no ensaio de compressão dinâmica: 25mm Deflexão média do frasco no ensaio de compressão dinâmica: 10mm Espaço-livre = 15mm
Caixa sem espaço-livre 300 250 Força (kgf) 200 150 100 50 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 Deflexão (cm)
Caixa com espaço-livre 350 300 Força (kgf) 250 200 150 100 50 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 Deflexão (cm)
O que é Dimensionamento Geométrico? Características Dimensionais Baixo consumo de material Otimização na armazenagem Máximo aproveitamento no transporte
Para que serve o Dimensionamento Geométrico? Meio ambiente Consumo de energia para a fabricação Consumo de energia para o transporte Geração de resíduo sólido Desempenho Estabilidade de empilhamento Resistência da embalagem
Para que serve o Dimensionamento Geométrico? Economia Custo do material de embalagem Custo de transporte e armazenagem (embalagens modulares e modulação em palete)
Como conseguir um bom Dimensionamento Geométrico? Variando as dimensões da embalagem primária Variando o número de unidades primárias na secundária Variando a disposição das unidades primárias na secundária
Variação da embalagem primária Pequenas variações na embalagem primária provocam grandes mudanças na secundária!
Variação da embalagem secundária Diminuição da relação: Área de p.o. consumido Unidades por caixa
Variação da disposição das embalagens primárias Área de ocupação do palete: de 78,0% para 96,4% Ocupação do palete: 78,0% Ocupação do palete: 96,4% Porcentagem de p.o. em relação à caixa ótima: de 30,6% para 0,1% 16 unidades (246x232x60mm) por embalagem secundária
Otimização do consumo de material de embalagem secundária Caixas podem ter o mesmo volume interno com diferentes áreas superficiais!
Otimização do consumo de material de embalagem secundária Método: cálculo matemático onde se encontra o valor mínimo da função superfície dada pelas dimensões da caixa (C x L x H) para um volume constante O resultado varia de acordo com o tipo de caixa utilizada Exemplos Caixa normal: Relação C:L:H = 2:1:2 Caixa telescópica: Relação C:L:H = 2:1:1 Caixa Wrap-Around: Relação C:L:H = 2:2:1
Otimização da unidade de carga Objetivo: colocar a maior quantidade de produto possível, a fim de reduzir os custos de movimentação e armazenagem Limitações: Dimensões planas do palete Altura máxima permitida Peso máximo final Métodos Gráficos Computacionais (DiGE)
Otimização da unidade de carga
Otimização da unidade de carga
Outros softwares - TOPS
Outros softwares - CAPES
Dúvidas? Comentários?