REVISTA OFICIAL de la Asociación de Corrugadores del Caribe, Centro y Suramérica (ACCCSA)
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Definición de la rigidez a la flexión

Definición de la rigidez a la flexión: se define como la relación entre el momento de flexión aplicado y la deflexión dentro de la región elástica.

Considérese un cartón corrugado de acuerdo a la figura 3.1 que se expone a una flexión pura, siendo M el momento de flexión y R el radio de doblado. Si no actúan fuerzas de cizalladura sobre la pieza sometida a ensayo, el momento de flexión será uniforme a lo largo de toda su longitud. El lado convexo queda expuesto a fuerzas de tracción y el lado cóncavo a fuerzas de compresión   

Desde hace largo tiempo se conoce que la rigidez a la flexión del cartón es una de las propiedades más importantes a la hora de conseguir un buen comportamiento en las cajas de cartón corrugado. Tal como se ha indicado en el capítulo 1, la rigidez durante el apilamiento, y que reduce en gran manera la capacidad de resistencia a la carga de la caja. La rigidez a la flexión es también de considerable importancia en otro tipo de conexiones; por ejemplo: embalajes de exposición. El alabeo hacia el exterior del palet puede originar dificultades en los almacenes automáticos.

Ensayo de la rigidez a la flexión en el control de la producción

Dado que la rigidez a la flexión depende en gran manera del espesor del cartón corrugado, el ensayo de rutina de la rigidez a la flexión es un método extremadamente efectivo para verificar la calidad del cartón corrugado antes y después de la transformación. Los daños debidos a la compresión, tales como un perfil del fluting que haya colapsado parcialmente, y que es difícil detectar en ensayos de espesor estándares, pueden detectarse con facilidad y sus causas identificadas mediante ensayos comparativos de rigidez a la flexión de muestras tomadas en diferentes etapas del proceso de transformación. El método se basa en el hecho de que la rigidez a la flexión del cartón corrugado puede expresarse en forma simplificada como:

Dado que el espesor del cartón corrugado está elevado al cuadrado en esta expresión, una variación moderada del espesor es suficiente para originar un cambio en la rigidez a la flexión. Los cambios en el espesor pueden aparecer durante la transformación como resultado de un tratamiento inadecuado, pero el material retorna usualmente a su espesor original, y por tanto los cambios son difíciles de medir bajo la presión especificada en un medidor de espesor estandarizado para cartón corrugado.

   Únicamente podrá detectarse la reducción de espesor bajo una carga superficial superior a aquella a la que el medidor de espesor expone normalmente al cartón. En un ensayo de rigidez a la flexión, el cartón corrugado queda sometido a fuerzas ting, lo que en combinación con la sensibilidad de la rigidez a la flexión a los cambios de espesor, hacen que el método sea especialmente apto como ensayo para control de la producción.

Medición de la rigidez a la flexión:

La medición de una forma precisa de la rigidez a la flexión del cartón ha causado en el pasado no pocos problemas. Se han utilizado métodos que empleaban dos, tres y hasta cuatro puntos de carga.

Los primeros dos métodos, los de dos y tres puntos de carga, son simples para ejecutar en máquinas de ensayo universal, pero desafortunadamente conducen también a errores de ensayo inaceptables, debido a las fuerzas de cizalladura que aparecen durante la flexión del cartón corrugado. El único método que puede utilizarse con una precisión aceptable es el de cuatro puntos, que prácticamente elimina por completo estas fuerzas de cizalladura indeseables.

Comparación entre el método de tres puntos y el de cuatro puntos:

En la figura 3.3 se hace evidente que el resultado del ensayo de rigidez a la flexión con el método de tres puntos es fuertemente dependiente de la longitud de pandeo elegida. Especialmente en la dirección de la máquina del cartón corrugado, el método de tres puntos conduce a resultados de ensayo incorrectos. Con el fin de alcanzar una buena precisión de ensayo con el método de tres puntos, se requieren probablemente longitudes de pandeo en el orden de metros, que por supuesto es inaceptable por razones prácticas.

  

Medidor de rigidez a la flexión para el cartón corrugado

En colaboración con Christer Fellers, del STFI de Estocolmo, Lorentzen & Wettre desarrolló, especialmente para el cartón corrugado, un medidor que posee considerables ventajas sobre el método clásico de tres puntos (como por ejemplo sobre el método de ensayo previo D1098 de la ASTM), dado que mide la rigidez a la flexión pura de acuerdo con la definición.

  

Cuando se utilizan dispositivos de sujeción móviles especiales, para el ensayo de las muestras, la influencia de alabeo, giro y ondulaciones se elimina efectivamente. Esto significa que la rigidez a la flexión puede medirse hoy de forma rutinaria, precisa y racional.

El medidor de rigidez a la flexión se construye de forma que sea también especialmente apto para ensayo de carga estática aplicada durante largo tiempo, y destinado a actividades de investigación y de control de calidad. Se conoce relativamente poco sobre cómo las propiedades de resistencia del cartón corrugado se ven disminuidas en condiciones de carga aplicada por largo tiempo bajo diferentes condiciones atmosféricas. Se sabe, sin embargo, que la capacidad del cartón corrugado para absorber fuerzas de compresión es una función de las condiciones atmosféricas reinantes, de la fuerza aplicada y del tiempo.

También ha quedado establecido que si las condiciones atmosféricas se hacen variar mientras la caja se encuentra bajo carga, la resistencia a la compresión de la caja de cartón corrugado se ve disminuida en mayor grado que si se encuentra sin carga al modificarse las condiciones atmosféricas, aun si estas son las mismas.

Dado que una de las propiedades que determinan el comportamiento de la caja de cartón corrugado acabada es la rigidez a la flexión, los estudios de su comportamiento bajo cargas estáticas en diferentes atmósferas pueden proporcionar una mayor información con respecto a la sensibilidad del material a las condiciones atmosféricas variables. Todas aquellas propiedades del material corrugado que sean importantes para el rendimiento de la caja durante la descarga real y bajo cambios en las condiciones atmosféricas, pueden ser investigadas más fácilmente y luego ser optimizadas.

Resumen

La rigidez a la flexión del cartón corrugado es muy importante para conseguir una resistencia elevada al apilamiento, BCT, en el caso de la caja de cartón corrugado.

 

Para una medición precisa de la rigidez a la flexión, deberá utilizarse el método de carga de cuatro puntos.

Lo que determina principalmente la rigidez a la flexión del cartón corrugado, es la combinación del espesor del cartón y la rigidez a la tracción de los liners.

Un tratamiento duro en la transformación del cartón corrugado implica un gran riesgo de que la rigidez a la flexión se vea reducida considerablemente. La rigidez a la flexión deberá por tanto comprobarse como medición de rutina, sometiendo a ensayo preferiblemente antes y después de la transformación al cartón corrugado.

 
 

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