Estudio de optimización de embalaje para el movimiento logístico de electrodomésticos

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos Autor/a: Balbás Sanchis, María Tutor: Pérez Blanco, Esteban Departamento: CMeIM/EGI/ICGF/IM/IPF Valladolid, Mayo 2019 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos RESUMEN Y PALABRAS CLAVE 5 RESUMEN El proyecto siguiente, se basa en el diseño de embalaje para el movimiento logístico de producto, específicamente se ha desarrollado para la protección de fregaderos. Se ha elegido dicho producto por la necesidad de una pieza de embalaje de una determinada empresa para la protección de varios de sus modelos debido a que en su embalaje actual tienen diversos problemas, de los cuales se van a partir para el desarrollo de este diseño con la finalidad de solventarlos. Todo el diseño está pensado para la utilización de espuma poliestireno expandido (EPS), el cual aportará importantes características a tener en cuenta a la hora del desarrollo. Destacar que el proceso de fabricación será moldeo por inyección. Por otro lado, también se analizarán los embalajes propuestos para esta misma empresa y así rechazar o incluir en el diseño final los aspectos estudiados dependiendo de los objetivos marcados en el inicio del proyecto. PALABRAS CLAVE Molde, postizo, embalaje, poliestireno expandido (EPS), ecodiseño. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos INDICE GENERAL 7 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 1: Objetivos y justificación .................................................................... 9 CAPÍTULO 2: Bases teóricas ................................................................................. 17 CAPÍTULO 3: Aplicación práctica ......................................................................... 67 CAPÍTULO 4: Análisis económico ....................................................................... 119 CAPÍTULO 5: Estudio económico del proyecto ................................................. 127 CAPÍTULO 6: Conclusiones y trabajos futuros .................................................. 135 CAPÍTULO 7: Fuentes bibliográficas .................................................................. 139 Índice de anexos ................................................................................................ 151 9 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 1: Objetivos y justificación 1. Introducción ............................................................................................... 11 2. Justificación ............................................................................................... 13 3. Objetivos a cumplir .................................................................................. 13 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 1: Objetivos y Justificación 16 - Obtener la resistencia mecánica necesaria para que se consiga total fiabilidad en la protección del producto embalado. Se quiere garantizar que el producto, en este caso un fregadero, llegue al cliente sin ningún daño como puede ser un golpe o un rayón que se produzca en el transporte. - Optimización de material, esto se consigue con un buen diseño de la pieza, que no posea partes sobrantes aprovechando la materia prima sin ningún desperdicio. Esto lleva al ecodiseño. - Reducción del costo, engloba a todos los objetivos anteriores. Se reducirá el costo si se tiene en cuenta el utillaje utilizado (cuanta más simpleza mejor), los tiempos de producción, el aprovechamiento de material… - Respeto al medio ambiente, sea reciclable o reutilizable. Se minimicen la expulsión de gases tóxicos y nocivos para la salud, además de contaminantes. 17 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 1. Envase y embalaje ................................................................................ 19 1.1 Historia del embalaje .............................................................................................. 19 1.2 Tipos de envases .................................................................................................... 20 1.3 Funciones del envase y embalaje .......................................................................... 24 1.4 Materiales para envase y embalaje ....................................................................... 25 1.5 Materiales amortiguadores para envase y embalaje ........................................... 34 1.6 Riesgos en el embalaje .......................................................................................... 36 1.7 Aspectos a tener en cuenta .................................................................................... 38 1.8 Requisitos que debe cumplir ................................................................................. 39 1.9 Recomendaciones para el embalaje ...................................................................... 40 1.10 Impacto ambiental generado en el secor de envases y embalajes ............... 40 2. El EPS como material para embalaje .................................................... 42 2.1 Historia EPS .............................................................................................................. 42 2.2 Proceso de producción EPS ................................................................................... 42 2.3 Errores de piezas en el proceso de moldeo por inyección ................................... 45 2.4 Postprocesos tras la expansión final ..................................................................... 47 2.5 Aplicaciones y usos del EPS .................................................................................... 48 2.6 Tipos de embalaje de EPS ...................................................................................... 51 2.7 Propiedades ............................................................................................................. 53 2.8 Fin del ciclo de vida del EPS ................................................................................... 57 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 19 1. EL ENVASE Y EMBALAJE 1.1 HISTORIA DEL EMBALAJE A lo largo de la historia la forma, manera y función de embalar ha ido evolucionando debido a cambios sociales, en las costumbres de vida de la época, al surgimiento de nuevas necesidades, el desarrollo de la tecnología y materiales innovadores en la industria… Comparando extremos, desde la actualidad a la prehistoria se puede observar que hoy en día el embalaje tiene numerosas funciones como es la de proteger tanto contra impactos en el transporte como a los agentes externos, informar de las características y propiedades del contenido del interior y en algunos casos posee la función de marketing para que resulte más fácil su venta. En cambio en la prehistoria su única y principal función era la de conservar el contenido con ayuda de algún forro o cubierta que envolvían las mercancías, claramente necesitaba una mejora ya que era poco eficaz debido al deterioro que se producía. [17] Siendo más concreto, se dice que el embalaje y envase surgió alrededor del año 8000 a.C con la necesidad de tener un recipiente, surgieron las vasijas de arcilla o de barro además, utilizaban hierbas resistentes para poder entrelazar, agrupar y unir elementos con el fin de mayor facilidad en el transporte. Entre 1500 – 1200 a.C aparece el vidrio, que en años posteriores se irá desarrollando para obtener mayor resistencia, y las hojas de palma útiles para envolver y proteger productos del medio ambiente. En 1200 ya se utilizan la hojalata y el latón. Será más adelante, en 1800 cuando nace la lata de aluminio para conservar mejor los alimentos y años más tarde se empezarán a usar los plásticos y el cartón ondulado. En 1900 se comienza a experimentar con formas innovadoras y diseños de etiquetas para su puesta en venta y conseguir llamar la atención al comprador. Se deja de lado centrarse solo en la funcionalidad del envase y se comienza a interesar por la estética de este. Más adelante, en el Siglo XX surgirá el concepto de mercadotecnia: “hacer que el producto se venda solo”. [19] Con el desarrollo de la industria, comienzan a comercializarse productos a granel por este motivo surge la necesidad unir los productos para su mejor transporte y distribución. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 20 Actualmente el envase y embalaje se está explotando considerablemente, lo que supone un problema para el medio ambiente. Debido a esto se están investigando soluciones óptimas para la mejora, algunas de ellas son la creación de normas y leyes, aparición de materiales biodegradables, el reciclaje, reutilización y concienciación en los usuarios. 1.2 TIPOS DE ENVASES Este apartado se centrará en el campo del envase y embalaje, el cual está definido por la Ley 11/1997 de Envases y Residuos de Envases. Dicha Ley, en el artículo 2, lo clasifica en tres grandes grupos: 1. Envase de venta o Primario, el cual se refiere a los envases. 2. Envase colectivo o Secundario, refiriéndose al empaque. 3. Envase de trasporte o Terciario, correspondiendo al embalaje. Con anterioridad se va a mostrar tres grades conceptos de este sector, para comprender su significado y diferencias entre ellos: Packaging: Término proveniente de la lengua anglosajona, define un conjunto de elementos que gracias a su estética atractiva se encarga de informar y atraer al comprador, en un volumen lo más conveniente para la unidad de consumo. Se puede referir tanto al envase como al embalaje. Envase: recipiente que se encarga de envolver o almacenar, proteger e informar sobre el producto que se encuentra en su interior. Tiene contacto directo con el producto que contiene. También se encarga de transmitir una imagen para su puesta en venta. [5] Embalaje: producto fabricado con materiales de cualquier naturaleza, destinado a contener temporalmente productos previamente envasados o no, para facilitar su manipulación, almacenamiento, transporte y sobre todo para su protección, el producto que se encuentra en su interior no sufra ningún daño. [5] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 21 A esta Ley la complementa el reglamento “R.D. 782/1998”, que define dicha clasificación en unidades de venta contenidas, así estos conceptos quedarían claramente descritos de la siguiente manera: Envase de venta o Primario: “todo envase diseñado para construir en el punto de venta, una unidad de venta destinada al consumidor o usuario final, que recubra al producto por completo o solo parcialmente, pero de tal forma que no pueda modificarse el contenido sin abrir o modificar dicho envase”. [5] Además cabe destacar que se encuentra en contacto directo con el producto contenido. Imagen 4: Envase primario [52] [53] Envase colectivo o secundario: “todo envase diseñado para constituir en el punto de venta una agrupación de un número determinado de unidades de venta, tanto si va a ser vendido como tal al usuario o consumidor final, como si se utiliza únicamente como medio de reaprovisionar los anaqueles en el citado punto, pudiendo ser separado del producto sin afectar a las características del mismo”. [5] Imagen 5: Envase secundario [53] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 22 Contiene y protege a varios envases primarios durante la distribución comercial. Imagen 6: Envase secundario [54] Envase de transporte o terciario: “todo envase diseñado para facilitar la manipulación y el transporte de varias unidades de venta o de varios envases colectivos, con objeto de evitar su manipulación física y los daños inherentes en el transporte”. [5] Imagen 7: Envase terciario [54] [55] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 23 Resumiendo, un producto es presentado en un contenedor, al cual se denomina envase primario, este a su vez, para facilitar la distribución se agrupa junto a otros productos iguales en otro contenedor, que suele ser una caja de cartón, al cual se le designa como envase secundario. Y finalmente al conjunto de envases secundarios se les apila unificándolos formando el envase terciario. Diferenciar los conceptos no siempre es fácil ya que en ocasiones los límites entre unos y otros no están claramente definidos. Esto puede ocurrir por ejemplo en aparatos electrodomésticos. Además la Ley 11/1997 hace mención de otros tipos como: [41] - Envase usado, refiriéndose al reutilizado, el cual una vez consumido se ha reintegrado para el mismo proceso económico al que fue diseñado. - Envase reciclable: su materia prima se vuelve a usar para fabricar envases o embalajes iguales. - Envase reprocesable: su materia prima se vuelve a utilizar para objetos diferentes al original. Esto es debido a que en su vida útil la materia prima ha sufrido algún cambio para no poder realizar la misma función. - Envase superfluo: envase que es innecesario para el producto pero que aun así lo contiene por alguna razón como puede ser la estética. - Envase de lujo o de diseño: el consumidor tras su uso, lo sigue conteniendo debido a sus características artísticas y estética. - Envase doméstico: tiene relación con el destino final donde va a ser utilizado, estos envases pertenecen al consumo en domicilios particulares. - Envase comercial o industrial: también está relacionado por el lugar donde va a ser consumido, en este caso es exclusivo para industrias, comercios, servicios… - Envase biodegradable: su desintegración es en un tiempo reducido en medios naturales sin provocar ningún efecto negativo. Cabe destacar que existen otros tipos de envase clasificados por sus características funcionales como pueden ser según su estructura, su barrera a los gases, a la luz, su capacidad aislante, si son herméticos… Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 24 1.3 FUNCIONES DEL ENVASE Y EMBALAJE En el embalaje a la hora de diseñarlo, es necesario tener gran cuidado con el cumplimiento de las funciones por las que ha sido planteado. Estas tendrán variaciones dependiendo del objetivo que se haya marcado en la fase inicial del diseño. Las funciones más definidas son: - Proteger: esta función la deben cumplir todos, a pesar del objetivo que tengan marcado ya que es una de las funciones principales e imprescindibles, la cual define el concepto de embalaje. Es necesario que el embalaje diseñado para el producto cumpla la protección necesaria tanto en las etapas de almacenaje como en el transporte del producto y así evitar que el producto se dañe o deteriore cuando está expuesto a los riesgos que estos conllevan desde climáticos hasta de movimiento como pueden ser las vibraciones. - Agrupar: también es una de las más importantes, ya que deben estar en una colocación favorable para la optimización del espacio y así aumentar la eficiencia del almacenaje y del transporte. También está implicada la estabilidad, ya que si la unión es deficiente tendrá más riesgo de vuelque y con ello peligro de daños en el producto contenido. - Fácil manipulación: es importante para el personal que se encargue de manipular la carga, debido a que cuanto más sencillo sea, se reducirán los tiempos de manipulación y menores costes supondrá debido al ahorro del tiempo. Por otro lado, si realiza un mal movimiento puede suponer un riesgo en la carga. Además se reducirán los accidentes laborales. - Contener el producto: relacionado con la conservación del producto. Está función está más ligada al embalaje en productos alimenticios o farmacéuticos debido a que se trata de adecuar el embalaje para que las propiedades y características del producto contenido no varíen ni se vean afectadas. Aunque también habrá que tenerlos en cuenta en embalajes que contengan otro tipo de producto que no sea ni alimenticio ni farmacéutico, ya que por ejemplo puede tener riego en la etapa de almacenamiento por corrosión, oxidación, aparición de moho… - Mercadotecnia: esta función está más asociada a los envases, útil para aumentar las ventas cuando el embalaje/envase se ha pensado para motivar y estimular la compra haciendo atractivo el exterior y diferenciándolo de la competencia. Hoy en día la mercadotecnia está en auge porque se considera una clave para generar ventas. Imagen 8: Ejemplo de mercadotecnia [53] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 25 - Identidad: útil para el reconocimiento directo de la marca de producto ante los ojos del comprador. El embalaje o el envase se encargan de reflejar la identidad de la marca cobrando gran importancia su presentación. En casos de compras online, esta función tiene gran importancia ya que es la presentación de la marca la que incita al usuario a comprar o no. - Informar: función ligada con los envases, el cual se tiene que encargar mediante una etiqueta, indicar las características, funcionamiento, propiedades, lugar de procedencia, instrucciones de uso… del producto que contiene. El embalaje también informa pero con menor detalle y suele ser mediante símbolos, algún ejemplo es si el producto/ productos que envuelve son frágiles, su posicionamiento, si son inflamables, indicaciones de manejo… y es realmente útil para el operario para que sepa en todo momento con la mercancía que está manipulando. 1.4 MATERIALES PARA ENVASE Y EMBALAJE En el campo del embalaje existe un gran abanico tanto de modelos como de materiales. Esto se debe a que es importante que este se adapte a los productos que está protegiendo en su interior y a lo que vaya a estar sometido durante el periodo de salida de la fábrica hasta su puesta en el mercado, asegurando que al consumidor le llegue en perfectas condiciones. Por eso podemos encontrar desde bandejas, cajas, cestas, separadores, film alveolar… en diferentes tamaños y materiales según las condiciones y necesidades de la situación. A continuación se va a realizar una clasificación según el material utilizado y se mencionarán algunos de los modelos más comunes que se pueden encontrar. MADERA Este material destaca por su gran resistencia al peso, puede soportar una caga de 500kg. [33] Existen de diferentes formas y tamaños, pero cabe destacar que sus medidas suelen ser estandarizadas como ocurre en el caso del palé. En el caso del envase es muy habitual encontrar barricas y cubas de este material, además de ser usado por estética y por la fácil reutilización que posee la madera. Pero en este campo cabe destacar que en la actualidad no está tan generalizado debido a que se considera una carga ecológica por la tala de los árboles y falta de innovación, por este motivo en ocasiones se sustituye por cartón y plásticos. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 32 MATERIALES INNOVADORES Hoy en día se intenta reducir en medida de lo posible el impacto ambiental en el embalaje debido al gran auge que está teniendo, y una de las medidas que se están viendo en el mercado es la utilización de otros materiales que se comporten mejor con la naturaleza. Es destacable que las empresas están incorporando este tipo de materiales con fines comerciales, debido a la innovación y a que el consumidor prefiere un producto que implanta medidas ecológicas. Algunos ejemplos encontrados son: [37] Imagen 17: Zapatillas empacadas en un cojín de aire. Imagen 18: Cartón moldeado 100& reciclado Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 33 Imagen 19: Funda de patata: 100% biodegradable Imagen 20: Botellas de papel Imagen 21: Botella biodegradable [38] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 34 1.5 MATERIALES AMORTIGUADORES PARA ENVASES Y EMBALAJES El envase y embalaje al ser un sector tan amplio se pueden clasificar de diferentes formas, en el apartado anterior ya se ha realizado una clasificación según el material del que esté formado. En esta sección se va a entrar más en detalle en los materiales y tipos empleados para la amortiguación. Estos materiales van a tener la función principal de la protección contra los riesgos de choque, vibraciones e impacto que puede sufrir el producto embalado y así conseguir que este llegue en perfectas condiciones al consumidor. La finalidad se logrará por la forma y tipo de material determinado utilizado en cada caso, los cuales poseerán la cualidad de absorber la fuerza proveniente de un impacto. Normalmente suelen tratarse de embalaje interno resguardando al producto de golpes y vibraciones y posteriormente conseguir recuperar su forma original. Algunos de ellos son: [39] - Plástico burbuja: utilizado normalmente cuando se transportan productos frágiles, incluso ofrece la posibilidad de envolver mercancía de diversos tamaños y pesos como puede ser una vajilla o productos de vidrio. Este tipo destaca por ser un material económico, adaptable, transparente y muy ligero. Además su amortiguación es de larga duración. - Film de espuma: su comercialización es en forma de rollo. Su utilidad normalmente está enfocada para productos que requieren gran delicadeza en su transporte como material electrónico u obras de arte. Además de proteger contra los golpes, suele impedir los arañazos. - Protección de espuma, suelen actuar como separadores o esquineras en productos en los que proteger la superficie es importante, conservando su brillo por ejemplo. Estas espumas suelen ser muy maleables y por este motivo se pueden encontrar con diversas formas. Imagen 22: Plástico burbuja [65] Imagen 23: Film espuma [66] Imagen 24: Protección de espuma [67] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 35 - Perfiles de espuma: aseguran la protección tanto de los bordes como de esquinas y ángulos. Se emplea en gran cantidad de sectores. - Chips de relleno: resulta el más económico y versátil, el cual se encarga de rellenar los huecos existentes en el interior del embalaje. - Espuma expandible: se caracteriza por proporcionar una protección ajustándose a la forma del producto embalado, los cuales suelen ser de gran valor y frágiles. Este tipo lo conforma un líquido, el cual consigue solidificarse en forma de espuma con gran rapidez consiguiendo la adaptación del producto. - Cartón y papel Imagen 26: Chips de relleno [68] Imagen 27: Espuma expandible [69] Imagen 28: Cartón y papel [70] Imagen 25: Perfiles de espuma [67] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 36 1.6 RIESGOS EN EL EMBALAJE Es necesario conocer los riesgos a los que está sometido la carga embalada para evitarlos durante el determinado periodo y que llegue en excelentes condiciones al demandante de la carga, ya sea un mercado, industria o usuario. Para ello será necesario conocer e identificar las causas y analizar en qué medida los riesgos implicados afectan a dicha carga, según las condiciones a los que esté sometido el entorno o propiedades especiales que contenga. Realizando mejoras en los envases y embalajes se conseguirá cumplir la función principal, anteriormente mencionada, que se refiere a la protección en todo momento del contenido interior. También se vería participe la calidad de la carga, debido a que aumentaría la fiabilidad de su llegada al destino en condiciones óptimas, tendría como consecuencia un mejor poder de competitividad frente a la rivalidad. Cabe destacar que no siempre se pueden evitar los riesgos en su totalidad, debido a que supondría una elevación del coste del embalaje debido a que, sería necesario diseñar embalajes específicos para cada situación determinada. Algunas empresas optan por tolerar algún daño muy poco frecuente. Los riesgos que se presentan a continuación, son los más comunes a valorar: [49] Riesgos mecánicos del transporte: El embalaje se encuentra en la etapa de distribución se expone a vibraciones, trepidaciones, oscilaciones, aceleraciones y desaceleraciones durante la carga y descarga… En resumen a posibles movimientos que pueden provocar colisiones o choques entre ellos, el derrame o vuelcos del apilamiento, rozamientos entre embalajes o con el medio de transporte y en el peor caso roturas causando daños en el contenido interior. También pueden aparecer debido a operarios inexpertos que no están acostumbrados a manipular la carga. Riesgos térmicos y climáticos: Estos riesgos dependerán del entorno y las condiciones en las que va a discurrir el embalaje. Habrá que tener en cuenta qué debilidades presenta el contenido y cómo se tendrá que actuar según estas. Están relacionados con la temperatura, la humedad, la higroscopia del entorno. Riesgos biológicos: Habrá que evitar la aparición de bacterias, mohos y hongos, así como protegerlos de insectos y roedores que puedan deterioran el embalaje y afectar Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 37 al contenido. Además habrá que tener en cuenta la contaminación por residuos de otros productos, los olores que generan y el comportamiento con carga incompatible. Riesgos de robo: Se refiere a actos ilegales como la piratería que en ocasiones se produce en el transporte marítimo durante los embarques o traslados. Riesgos de transporte: Se pueden encontrar tanto en carretera como en transporte ferroviario, marítimo y aéreo. Especificando en cada uno de ellos, en carretera nos podemos encontrar con ladeos en curvas, vibraciones, la carga mal asegurada, impacto debido a un frenazo por ejemplo. En el transporte ferroviario los riesgos son similares, diferenciándose en pequeños temas como puede ser la producción de impactos por el acoplamiento de vagones y maniobras entre trenes, sacudidas que se producen al poner en marcha el tren. El oleaje es el riesgo más diferenciador que posee el transporte marítimo ya que ninguno de los otros medios lo presenta, además de posibles aplastamientos por el apilamiento a grandes alturas de la carga. Por otro lado, el transporte aéreo puede presentar riesgos de presión, temperatura, altitud y choques entre la carga por presencia de turbulencias. También un hecho crítico se produce en aterrizajes y despegues. Riesgos de almacenaje: Se puede producir el deterioro de la carga si no se tienen en cuenta las condiciones del entorno donde se encuentra almacenada. Además esta deberá de estar correctamente colocada y apilada para evitar tambaleos y con ello vuelques y caídas. Riesgos de combustión espontánea: Hay que tener especial cuidado con las cargas que posean material inflamable, como pueden ser: coco, carbón, copra, harina de pescado, paja, algodón, fósforo. La explosión se puede causar por fricción o rozadura o simplemente por una combustión espontánea. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 38 1.7 ASPECTOS A TENER EN CUENTA [34] ASPECTO ECONÓMICO La elección del material es el mayor influyente en este aspecto, debido a que dependiendo del material que se escoja tendrá un coste u otro. Eso se acatará según las propiedades que se necesiten para el embalaje del producto a contener como puede ser la necesidad de un embalaje aislante a la humedad. En otras cuestiones el material se rige por la estética y no se piensa en lo económico lo que supondrá una elevación del precio final del producto. Esto ocurre por ejemplo cuando se eligen cajas de madera en vez de cartón por pensar que ofrece mayor calidad en casos en los que el cartón no es un impedimento ya que garantiza su uso. ASPECTO SANITARIO Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta. El envase o embalaje deberá evitar que trasmita los olores y sabores externos, además de cuidar su limpieza. También se tendrá que evitar la entrada de sustancias. Se suele tener mayor atención cuando se trata de embalajes destinados a productos alimenticios ya que se puede poner en mal estado el contenido interior. ASPECTO COMUNICACIONALES Centrados en llamar la atención del comprador gracias a la estética aportada ya que gracias al diseño realizado convierte al producto en algo atractivo. Esto se realiza teniendo en cuenta el perfil del consumidor, adaptando el envase a sus gustos. Con esto, se consigue diferenciación en el mercado, competir con la demanda y aumentar las ventas. ASPECTO ECOLÓGICO Hoy en día el cuidado y preocupación de medio ambiente está teniendo una vital importancia, y con ello se está consiguiendo adoptar concienciación en los usuarios y que prefieran diseños que respeten la naturaleza. Estos diseños se refieren a la utilización de materiales que se puedan reutilizar o reciclar, con menor impacto ambiental… ASPECTO LEGAL Se debe tener presente la legislación que está implicada en la fabricación de los diversos envases y embalajes, incluyendo su etiquetado, comercialización y distribución. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 39 1.8 REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR Cumplir “tanta protección como sea necesaria” en lugar de “tanta protección como sea posible”. [42] - La mercancía llegue en óptimas condiciones para el consumidor, para ello habrá que estudiar y analizar el ciclo que tendrá desde su producción hasta que llega al consumidor. - El producto no sufra deterioro alguno para ello se tendrá en cuenta a lo que el producto va a estar expuesto durante el periodo como puede ser la luz, la humedad, golpes, vibraciones, presión tanto interna como externa… - Exista una adecuada relación de costes frente al producto que protege y transporte, el embalaje no deberá incrementar notablemente el precio de dicho producto que contiene debido a que la empresa perdería demanda frente a la competencia. - Fácil de adquirir, tiene cierta relación con la anterior propuesta, debido a que si hay complicaciones en la obtención de la materia prima del embalaje, incrementará el coste. - Proceso de fabricación sencillo: con ello se reducirán los tiempos de fabricación, el coste a invertir en la maquinaria, la reducción de procesos de acabado superficial y los problemas que se puedan producir en la fabricación. - Competitivo, respecto al mercado, que pueda enfrentarse a la demanda y que se produzcan mayores ventas gracias a su diseño y estética. - Cumpla con la normativa nacional e internacional vigente. - Permita aprovechar al máximo el espacio disponible, la optimización del espacio tanto para el almacenamiento como para el transporte es importante y se consigue con la buena configuración de las piezas. Por el contrario supondría una consecuencia negativa tanto para el medio ambiente como por el aumento del coste. - Fácil manejo para una mejor manipulación del operario a cargo, mejorando la ergonomía y reduciendo posibles lesiones por malos hábitos de movimiento además de reducir tiempos en la ejecución de las actividades. - Respeto con el medio ambiente realizado un ecodiseño, pensado en su reutilización o reciclabilidad como por ejemplo reduciendo el uso de material o emplear solo una variedad para evitar tener que separarlos en su reciclaje. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 40 Además utilizar métodos de producción y materia prima menos contaminantes y más eficientes. - Sean prácticos, manejables, limpios, que controlen la posición y colocación ordenada de su contenido, que permita ver el producto. - Seguro en la utilización, no suponga un riesgo para el comprador del producto. - Fácil de utilizar, que se pueda abrir, cerrar y consumir sin ningún problema y si fuera el caso que no se pueda evitar, poseer unas breves y sencillas instrucciones para su manejo. - Buen transmisor de información, tanto datos sobre el producto que contiene como puede ser sus características, fabricante… que van dirigidas al usuario como indicaciones para el personal trabajador. 1.9 RECOMENDACIONES PARA EMBALAJE [22] - Llevar el código de identificación GS1 y etiquetas de expedición. - El embalaje de transporte no debe impedir la visión de los códigos. - El embalaje debe proteger los productos y sus envases, mantenerlos juntos, resistir el apilado y permanecer estable cuando este esté paletizado. - Para el embalaje se debe utilizar un material que produzca el mínimo residuo posible y pueda ser valorizado. - El embalaje debe presentar un diseño ergonómico en cuanto a peso, volumen y forma que permita una manipulación eficiente. - Debe contener símbolos de manipulación y en caso de mercancía peligrosa también han de estar señalizadas. 1.10 IMPACTO AMBIENTAL GENERADO EN EL SECTOR DE ENVASES Y EMBALAJES Desde hace varios años se intenta reducir los impactos ambientales que se originan en el ciclo de vida de los envases y embalajes. En este ciclo de vida intervienen factores como la explotación y extracción de los recursos provenientes de la madre naturaleza que forman la materia prima de estos envases, además de los consumos y emisiones generados en el proceso de producción como es el consumo de agua y de energía, emisiones de gases o sustancias nocivas. También se incluyen los efectos que tienen durante el periodo de uso y las consecuencias de la retirada del envase. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 41 Con el auge que está experimentado este sector, por sus grandes aplicaciones que van desde la protección de mercancía hasta el uso como mercadotecnia para la estimulación de la compra enfocada hacia el usuario, se ha tenido que implantar diferentes normas y leyes para tratar de minimizar los impactos ambientales que puedan generar. Así en la actualidad, el 50% del volumen de residuos representan los residuos de envases, así como el 30% de la masa de las basuras domésticas en España. En otros países de la Unión Europea, como Alemania, Bélgica, Dinamarca y Francia, a principios de los 90 generaron sus propias leyes en cuanto a la gestión de los envases. Posteriormente para unificar los criterios e involucrar a más países, la Comisión Europea estableció la Directiva 94/62/CE, relativa a los envases y residuos de envases. En España se creó Ley 11/1997 de envases y residuos de envases incluyendo el Real Decreto 782/1998. La Directiva 94/62/CE se encarga de la prevención de la producción de residuos de envases, propone un sistema de gestión para estos y fomenta el reciclado. Además marca los requisitos que deben cumplir los envases y embalajes, algunos de ellos es la minimización del peso y el volumen, utilización del material más adecuado para el reciclado o la recuperación energética o por compostaje. Todas estas normas tienen como fin evitar el exceso de uso de materia prima, es decir, la reducción de material a usar, y esto se conseguirá con la reutilización y reciclado de la misma una vez que el envase o embalaje haya quedado en el desuso por el que se había diseñado. También entra en juego la recuperación de valorización y como última opción cuando estas alternativas no se puedan efectuar depositarlos donde corresponda para su eliminación. Asimismo, para facilitar estas acciones (la recogida, reutilización, reciclaje…) sobre el material del envase, se ha definido un sistema de identificación de carácter voluntario aplicables para la Unión Europea. Todo esto pensado para minimizar los impactos ambientales fomentando la reutilización, valorización y reciclado marcando unos objetivos y promoviendo la economía circular. Imagen 29: Imagen representativa de la contaminación [71] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 48 trata de la producción de series pequeñas o la realización de modelos, pruebas de piezas, incluso obras de arte o decorativas. Otra justificación de realizar un proceso posterior es en el caso de las planchas que se utilizan en la construcción como aislante que requieren unas medidas específicas. Los postprocesos normalmente se relacionan con procesos de mecanizado, a estos pertenecen procesos de corte o fresado, en los cuales la inversión de la maquinaria no es alta y se adaptan a las variaciones que limitan las formas de las piezas. Pero, por otro lado, en comparación con el moldeo se produciría desperdicio de material. Los procesos de corte se pueden realizar por diferentes formas, uno de ellos es el corte térmico, para el cual se utilizan alambres o hilos calentados a altas temperaturas donde el corte puede ser recto o puede ir eliminando material para obtener una forma tridimensional regulada mediante un software. Otro de los métodos de corte puede ser el aserrado, con cuchillas o guillotina que permite cortar la plancha de material con la dimensión deseada. Normalmente este proceso se realiza en una cinta transportadora, donde el material está en movimiento y la guillotina se programa para que se accione en el momento deseado y realice el corte. Otros procesos completamente diferentes a los comentados, están enfocados y relacionados con la estética. Algunos ejemplos son la impresión, pintura y recubrimiento de la pieza. En estos casos hay que dar especial importancia a las tintas o pinturas que se utilicen, ya que si contienen algún disolvente o sustancia que ataque al material podría perjudicar sus propiedades. Pero por otro lado, esta capa que se colocaría en la superficie puede favorecer alguna de sus características como puede ser la resistencia mecánica o la dureza superficial. 2.5 APLICACIONES Y USOS DEL EPS. El EPS se considera un material muy versátil debido a que se puede emplear en numerosas ocasiones gracias a sus grandes cualidades y propiedades que puede llegar a aportar. En los campos donde es más usual encontrarlo son en el del embalaje y la construcción, pero aun así, dado a que es fácilmente procesable pudiendo adquirir cualquier forma y su mecanizado no presenta ninguna dificultad, el poliestireno expandido se localiza también en algunos productos aportando atributos más comunes. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 49 Algunos ejemplos pueden ser una tabla de surf, donde aporta ligereza, un casco de bicicleta donde el EPS teniendo como función mantener la seguridad del usuario por su carácter amortiguador, protegiendo ante posibles golpes o una nevera portátil, la cual principalmente está formado por este material gracias al aislamiento térmico que ofrece. [26] Imagen 31: Ejemplos de objetos utilizando el EPS [72] [73] [74] ENVASE Y EMBALAJE Como se ha visto a lo largo de las bases teóricas, las cualidades de este material, tanto su higiene, ligereza, fácil maleabilidad, aislamiento térmico y eléctrico…, hacen que sea óptimo para el sector del envase y embalaje. Gracias a la higiene que presenta, la cual es posible porque este material no se pudre ni actúa como alimento para microorganismos, hace que sea óptimo para envases destinados a contener alimentos como carnes o frutas. En el embalaje es utilizado por su carácter amortiguador permitiendo la total protección del producto embalado durante su transporte. También es favorable que sea ligero para el transporte ya que disminuye la carga a transportar y con ello consigue reducir el impacto ambiental. También en el embalaje de la industria electrónica se puede encontrar el EPS por tener propiedades aislantes, incluso en otras industrias como la química o la artesanal. CONSRTUCCIÓN Otra aplicación es en la construcción, donde es útil tanto para aligeramiento como para el aislamiento térmico, acústico y eléctrico, pudiendo encontrare así en numerosas partes de la edificación como en las cubiertas, fachadas, suelos, sistemas de calefacción de suelos… Respecto a las cubiertas y fachadas, el poliestireno expandido se aplica como aislante térmico y acústico. Estas partes están sometidas a las condiciones de la intemperie como por ejemplo son las bajas y altas temperaturas, las Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 50 precipitaciones y otros factores como puede ser los ruidos provenientes del exterior, debido a esto el material tiene función protectora, donde también destaca una mejora de la sostenibilidad debido al ahorro energético que supone y con ello un ahorro económico. Con el empleo del EPS en las edificaciones se consigue minimizar las emisiones de CO2 gracias a que el material evita las pérdidas innecesarias de energía en estas construcciones. Esto es gracias a la creación de una envolvente entre las paredes del edificio consiguiendo minimizar la demanda energética de la refrigeración y calefacción. Hoy en día la aplicación de este material en la construcción es una exigencia que ha de cumplirse debido a los beneficios energéticos comentados, además destacar que según la Alianza del Clima, se pueden reducir 460 millones de toneladas de CO2 al año y con ellos un ahorro de 270 mil millones de euros de costes energéticos, si la instalación es la deseada. El EPS garantiza que sus propiedades no se vean afectadas durante la vida útil de la edificación, por lo que no sería necesario reemplazarlo a no ser que las condiciones no sean las previstas. De todas maneras este aislamiento debe de cumplir con el marcado CE. Por otra parte, el EPS en la construcción se puede aplicar en elementos prefabricados, como pueden ser los llamados paneles sándwich. Estos destacan por su ligereza, lo que favorece el montaje planeado para estos elementos, como por ejemplo un sistema constructivo para viviendas, haciéndolo con mayor rapidez, además de mejorar las condiciones del transporte. También beneficia al operario que esté trabajando con dichas piezas debido a que cargará con productos menos pesados obteniendo una óptima ergonomía, minimizando los problemas de salud y mejorando las condiciones de seguridad. Otro uso es el aislamiento del ruido que puede ser el ruido externo o el generado por los pasos, este último tiene una importancia secundaria, se evita incorporando aislante en el suelo flotante además de conseguir que no se trasmita a otros componentes constructivos. También es habitual aplicarlo para aligerar el peso de otros materiales como puede ser en el hormigón. Este material se vuelve más ligero y con mayor poder aislante, pero todo ello dependerá de la cantidad de EPS que se utilice en la mezcla heterogénea, pudiendo así tener diferentes densidades y características. Asimismo, el EPS se puede encontrar en cámaras frigoríficas, sistemas de calefacción flotante, carreteras y otras aplicaciones más. [25] [47] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 51 2.6 TIPOS DE EMBALAJE DE EPS Como ya se ha visto en el apartado de materiales de embalaje, existen diversas configuraciones que se pueden realizar y todas ellas tienen como requerimiento adaptarse al producto por el que han sido diseñados. Centrándonos en un solo material, el EPS, el cual es el que va a ser utilizado para el desarrollo de los diseños de embalaje, se va a exponer a continuación el estudio de mercado de las diferentes variedades de tipos que podemos encontrarnos dependiendo de la función que vayan a desarrollar. Por ejemplo podrán servir de separación entre una mercancía u otra, de compensación, para protección durante el almacenamiento y transporte, tanto para unidades de venta o de la mercancía completa, para el apilado y numerosas funciones más. - Cantoneras estándar moldeadas: protegen las esquinas y laterales de los golpes y rozaduras. - Planchas de poliestireno: pueden presentarse con diferentes densidades y espesores. Se suelen utilizar como soporte y separación entre partes en el apilado, aportando mayor protección consiguiendo amortiguar los choques y la compensación por una buena distribución de la carga. También es útil como termoaislante para productos alimenticios. - Palés: útil para el soporte y agrupación de la carga. - Peines: se utilizan como separadores entre piezas frágiles, así se consigue evitar su contacto y que no se dañen ni se rallen entre ellas. - Bloques: su función es compensar cargas y espacios vacíos durante la carga en el transporte. - Tacos: útil como separador evitando movimientos y desplazamientos. - Perlas: las perlas no se han unido en el proceso, para que se almacenen por separado y sirvan como relleno protegiendo su contenido de impactos. - Envases alimentarios: funcionan como aislante térmico y conservan el alimento que contienen en su interior. - Envases cerrados: su interior está adaptado a la forma y dimensiones del producto a contener. Normalmente se trata de productos que necesitan gran protección por ser de gran valor o presentar debilidad superficial a la vez que ser frágiles. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 52 - Cajas para el sector farmacéutico Imagen 32: Algunos ejemplos de los tipos existentes [75] [76] [77] [78] Otra posibilidad para el embalaje, sería acompañar el material EPS con otro como por ejemplo el cartón, papel, madera u otros plásticos. Esto se realiza cuando el poliestireno expandido no es capaz de cumplir con los requisitos del embalaje por sí sólo. Un caso puede ser el aseguramiento de la colocación de la pieza de espuma de poliestireno gracias a que el cartón ejerce presión sobre ella, suele ocurrir en el caso del embalaje de muebles pesados, regalos, embalajes que se utilizan también de expositores... Por otro lado, se puede usar el método de precintado que consiste en envolver con film plástico, adherido a la mercancía junto con la pieza de EPS para conseguir una mayor fijación. Finalmente, desde el punto de vista de la promoción de ventas, el embalaje adquiere una estética detallada y característica con total libertad para la creación del diseño, incorporando efectos decorativos, utilizando procesos de impresión, pintura y recubrimiento junto con la posibilidad de otros materiales, posibilitando infinidad de alternativas. Todo ello tiene que estar pensado para la protección, que aun así sigue siendo la función primordial. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 53 2.7 PROPIEDADES PROPIEDADES FÍSICAS - Densidad Al tratarse de un material espumado presenta densidades bajas, que dependiendo de la aplicación a la que esté destinada la pieza de EPS tendrá un valor en el intervalo que va desde los 10 kg/m3 hasta los 50 kg/m3. Debido a esto se le caracteriza por ser un material ligero de poco peso en comparación al volumen ocupado. - Resistencia mecánica Esta propiedad en el EPS engloba a su vez la resistencia a la compresión para una deformación del 10%, a la tracción, a la flexión y a la cizalladura o también denominada esfuerzo cortante. Por una parte, la resistencia a la compresión está relacionada con la densidad, aumentando proporcionalmente. Lo mismo ocurre con la resistencia a la tracción y a la flexión, aumentando la densidad también se incrementa esta. - Aislamiento térmico La capacidad de aislamiento térmico tanto para el frío como para el calor, que poseen las piezas realizadas a partir de poliestireno expandido, es especialmente buena. Está relacionado con la estructura interna del material, debido a que es una estructura celular provocado por el aire atrapado en su interior, este aire en reposo posee la propiedad de ser aislante. Alrededor del 98% de volumen del material es aire y el resto está formado por la materia prima, poliestireno. Esta propiedad queda definida por el coeficiente de conductividad térmica que tratándose de EPS varía con la densidad. Menor densidad significa que posee menos masa de poliestireno y con ello mayor contenido de aire para un mismo volumen, lo que supondrá para la pieza ser mejor aislante térmico. - Comportamiento frente al agua El poliestireno expandido es un gran ejemplo de material no higroscópico, es decir no tiene la capacidad de absorber la humedad del medio en el que se encuentra. Esta incapacidad le aporta la cualidad de apenas retener agua en su interior, es impermeable y sus niveles de absorción suelen estar comprendidos en el intervalo que va desde el 1% al 3% del volumen del cuerpo. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 54 [45] Se puede afirmar que el EPS es insensible a la humedad, además de insoluble al agua. Si el material se encuentra sumergido en un medio acuoso, esta facultad le atribuye la ventaja de impedir transferir partículas que pudieran contaminar estas aguas. - Estabilidad dimensional Este material presenta la habilidad de ser muy estable dimensionalmente frente a cambios, como a las alteraciones en la temperatura. Estos cambios producen dilataciones o contracciones en todos los materiales en mayor o menor medida, dependiendo del coeficiente de dilatación térmica que presenten. En el caso del EPS, se sitúa entre 0,05 y 0,07 mm por metro de longitud y grado centígrado [45], lo que significa que a pesar de una modificación de temperatura extrema, no se producen cambios notables como puede ocurrir utilizando otro material. En cuanto a los límites del intervalo de temperatura para el EPS, su extremo inferior apenas se presenta. Sí habrá que tener en cuenta la temperatura máxima, la cual no está exactamente definida ya que esta depende de la carga mecánica a la que esté sometido el producto de dicho material y el tiempo de duración. Si se trata de una acción prolongada a partir de los 100ºC, la estructura de la espuma empieza a ablandecerse, además de iniciarse su sinterización. [15] - Comportamiento frente a factores atmosféricos Como ocurre en numerosos plásticos, el EPS sufre deterioración bajo la presencia de luz ultravioleta. En su superficie se produce un color amarillento, a la vez que su configuración se vuelve más frágil, facilitando el desgaste y erosión frente a agentes atmosféricos como puede ser la lluvia o el viento. Cabe destacar que solo se produciría bajo una exposición prolongada. Este inconveniente no se considera un gran obstáculo para el sector del envase y embalaje, debido a que no suelen mostrarse durante un largo periodo ante la radiación ultravioleta. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 55 RESUMEN PROPIEDADES FÍSICAS Propiedades Norma UNE Unidades Valores aprox. Densidad EN - 1602 Kg/m3 10-35 Conductividad térmica 92201 mW/(mK) 46-33 Tensión por compresión EN - 826 KPa 30-250 Resistencia a la flexión EN - 12089 KPa 50-375 Resistencia al cizallamiento EN - 12090 KPa 25-184 Resistencia a la tracción EN - 1607 KPa <100-580 Módulo de Elasticidad - MPa <1.5-10.8 Absorción de agua al cabo de 28 días EN-12087 % (vol) 1-3 Tabla 1: Resumen propiedades físicas [15] PROPIEDADES QUÍMICAS Esta propiedad dependerá de la densidad que posea el poliestireno expandido, teniendo una densidad baja y expuesto a sustancias químicas, el ataque será más notable. El ataque es más intenso debido a que el espesor de la pared de la celdilla será más débil al tener mayor aire en el interior de la estructura. Aun así, el EPS es estable frente a muchos productos químicos, como a la mayoría de los ácidos y a las bases, las grasas animales y vegetales. Si se utilizan adhesivos, pinturas disolventes y vapores concentrados de estos productos, hay que esperar un ataque de estas substancias. Pero no es estable frente a: Ácidos concentrados (sin agua) al 100%, Disolventes orgánicos (acetona, esteres,..), Hidrocarburos alifáticos saturados, Aceite de diesel, y Carburantes. [15] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 56 RESUMEN PROPIEDADES QUÍMICAS Propiedades Estabilidad Solución salina Estable con una acción prolongada Jabones Estable con una acción prolongada Lejías Estable con una acción prolongada Ácido clorhídrico (35%) Ácido concentrado (50%) Estable con una acción prolongada Aceite diesel El EPS se contrae o se disuelve Carburantes El EPS se contrae o se disuelve Alcoholes (metanol, etanol) Estable con una acción prolongada Tabla 2: Resumen de propiedades químicas [15] PROPIEDADES BIOLÓGICAS El poliestireno expandido es muy utilizado para el envase de alimentos, es decir está en contacto directo con estos sin producir ningún inconveniente de incompatibilidad ni ninguna consecuencia perjudicial para la salud (hasta la fecha), cumpliendo las exigencias sanitarias y de seguridad e higiene establecidas. Es debido a las grandes propiedades biológicas que posee. Consigue conservar los alimentos en buenas condiciones ya que impide la pudrición y descomposición, además de la aparición de moho y no supone substrato nutritivo para los microorganismos. Las altas temperaturas podrían empeorar estas condiciones, aunque en estos casos no se suelen dar, porque hasta unos 85ºC no se produce descomposición no formación de gases nocivos. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 57 COMPORTAMIENTO FRENTE AL FUEGO La composición que forma el poliestireno expandido y las condiciones que se presenten durante su vida útil son las que determinan este comportamiento. Siendo la combinación de materias primas, polímeros de estireno, los que contienen un agente de expansión haciendo de estos materiales combustibles. En cuanto a las condiciones, para que el EPS llegue a inflamar tiene que alcanzar temperaturas alrededor de los 400 - 500 ºC, en el caso de que hubiera fuego sin llegar a estas temperaturas tan altas. Esta inflamación se produce debido a que este material al estar fundido durante un periodo de tiempo y expuesto al calor, emite productos de descomposición gaseosos inflamables. Su fundición comienza cuando la temperatura sobrepasa los 100 ºC, donde empieza a reblandecerse además de contraerse. Además de la temperatura, también influirá la intensidad y su duración, sin olvidarnos de las propiedades específicas de las materias primas. Esta última nos ofrecerá la posibilidad de cambiar ciertas cualidades del producto si se tratan con aditivos para tener mayor resistencia al fuego. Si posee esta característica se le denomina Poliestireno Expandido autoextingible, debido a que posee un agente ignífugo, reduciendo considerablemente la inflamabilidad y propagación de la llama. Si no tiene este aditivo, según la norma DIN 4102 (1998), se clasifican como “fácilmente inflamables” no siendo aptos para aplicaciones constructivas. En el caso contrario, en el que existe el aditivo ignífugo en su composición, los productos se consideran “difícilmente inflamables” pero no siempre se podrán usar en el campo de la construcción, previamente se realizará un análisis. 2.8 FIN DEL CICLO DE VIDA DEL EPS Un gran problema que nos encontramos hoy en día es la acumulación de residuos que se generan por el gran consumismo que existe en la sociedad, esto ocurre sobre todo en el campo de los plásticos debido a que la mayoría de envases que son de usar y tirar se realizan a partir de este material. Un gran ejemplo es la aparición de microplásticos en los océanos, los cuales apenas se aprecian visualmente pero resultan un gran peligro debido a que se encuentra en el medio de vida de los animales marinos e inconscientemente ingieren estos microplásticos dañando tanto su especie como la salud del ser humano. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 64 REUTILIZACIÓN Y RECICLADO MEDIANTE ARTE Otra alternativa que nos puede aportar las piezas del EPS una vez que se convierten en residuo puede ser la reutilización creativa. Existen numerosos artistas que han compuesto sus obras y esculturas gracias piezas de embalaje de EPS, convirtiéndose estás en piezas reutilizadas. Uno de ellos es Michael Salter quien destaca por diseñar un robot de grandes dimensiones, sobrepasando los 6 metros. Imagen 35: Giant Styrobot [28] También realizó una reproducción exacta de un coche de Fórmula 1 a tamaño real. Imagen 36: Styrofoam F1 racecar [28] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 65 Siguiendo con la temática automovilística, Aaron Hauck, un artista de Nueva York, desarrolló un Hummer rosa, en este caso de espuma de polietileno. Imagen 37: Pink Styrofoam Hummer [28] También destaca el diseñador Kwangho Lee, utilizó la espuma de poliestireno en el diseño de un mueble, esculpió la espuma en forma de sofá con cierto atractivo estético. Imagen 38: Styrofoam Sofa [28] Asimismo, sobresale la lámpara de araña ideado por Eric Lawrence utilizando el embalaje que acompaña a un MacBook de Apple. Imagen 39: Styrofoam Chandelier Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 2: Bases Teóricas 66 Otro diseñador de iluminaria es Jason Rogenes, a partir de distintos bloques de embalajes de EPS consigue una gran composición futurista y en ocasiones recuerdan a naves espaciales. Imagen 40: Luminaria futurista [30] Todos estos artistas mediante el arte ecológico intentan concienciar a los consumidores y valorizar los residuos, mediante exposiciones de sus obras, de las grandes alternativas que se pueden desarrollar para disminuir la inmensa cantidad de residuos que hoy en día estamos generando y así conseguir mejorar las condiciones del trato con el medio ambiente. Concluyendo con el apartado del fin de ciclo de vida, mencionar la gran necesidad de la economía circular ya que es imprescindible reducir la entrada de materiales como la producción de desechos. Esto se está llevando a cabo gracias a la incorporación del ecodiseño en los productos creando una gestión sostenible y sin riesgo, afectando a una mejor imagen y reputación de la empresa. 67 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 1. Datos de partida para el proceso ......................................................... 69 1.1 Estudio de mercado del producto a embalar ........................................................ 69 1.2 Características generales de la pieza de embalaje .............................................. 71 1.3 Exigencias y limitaciones existentes (Recomendaciones de diseño) ................... 72 1.4 Pliego de condiciones de diseño específico ........................................................... 74 2. El EPS como material para embalaje .................................................... 79 2.1 Proceso de trabajo ................................................................................................... 79 2.2 Alternativas creadas ............................................................................................... 82 2.3 Evaluación de alternativas creadas ....................................................................... 85 3. Estudio diseño final ............................................................................. 105 3.1 Desarrollo del diseño definitivo ............................................................................ 105 3.2 Ensayos .................................................................................................................. 112 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 69 1. DATOS DE PARTIDA PARA EL PROCESO 1.1 ESTUDIO DE MERCADO DEL PRODUCTO A EMBALAR Para proceder al desarrollo del diseño del embalaje, se ha realizado un estudio sobre los diferentes modelos existentes en el catálogo de la empresa que demanda un rediseño de las piezas de su embalaje para la correcta distribución de su mercancía y que llegue en un estado óptimo al comprador para evitar devoluciones por daños ocurridos durante este transcurso. El catálogo es realmente amplio y posee gran variedad de formas y tamaños en sus productos, por lo que es inalcanzable realizar un solo conjunto para todos ellos. Pero por el contrario si se abarcará el mayor número de modelos posibles. Dentro del catálogo se encuentran algunos de los mostrados a continuación, clasificados según la forma y geometría de su planta: MODELOS RECTANGULARES MODELOS CUADRADOS MODELO ANGULAR Imagen 42: Modelo cuadrado [60] Imagen 41: Modelos rectangulares de Teka [60] Imagen 43: Modelo angular [60] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 70 MODELO REDONDEOS MODELO CIRCULAR Al existir tanta multitud de modelos, el diseño de una única pieza de embalaje, la cual, incluya a todos ellos es impensable, por este motivo se ha decidido limitarlo y centrarse solamente en los fregaderos con geometría rectangular o cuadrangular, es decir, que sus esquinas formen entre ellas 90º. Así el tipo de pieza de embalaje que se va a desarrollar va a ser cantonera pudiendo adaptarse a las diferentes dimensiones de largo y ancho que poseen estos productos. Con esta restricción, se profundizó y se analizaron las medidas exteriores de los fregaderos para posteriormente poder establecer las dimensiones generales del modelo a diseñar. En la tabla se presentan las medidas externas (largo x ancho) relacionado con la profundidad de alguno de los modelos del catálogo. Tabla 4: Medidas externas de los fregaderos (largo x ancho) relacionado con la profundidad. Medidas en mm 220 200 190 185 180 175 170 160 150 500*860 500*1000 500*1600 440*465 510*500 500*790 500*1160 500*1160 510*600 510*860 500*1000 500*790 500*980 520*860 500*800 500*860 520*600 500*1160 500*1000 500*540 500*860 500*790 500*440 500*650 500*650 510*860 830*830 440*740 440*310 440*380 440*440 Imagen 44: Modelo de redondeo [60] Imagen 45: Modelo circular [60] Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 71 Las unidades más extremas son las que limitarán las medidas de las piezas esquineras del embalaje a diseñar. Por este motivo se han impuesto unas dimensiones exteriores de 220x200x200 mm (profundidad x largo x ancho). Se conseguirá proteger el fondo del producto con una dimensión de 220 mm, se puede llegar a pensar que para profundidades mucho menores a esta, como es la de 150 mm de profundidad, se derrocharía gran espacio en altura, impidiendo poder apilar algún producto más. Pero esta decisión tiene la justificación de que es más habitual, como se muestra en la tabla, encontrar fregaderos de 200 mm de profundidad que de cualquier otra medida, por lo que económicamente es más rentable usar la misma pieza para ambos bandos ya que no sería necesario la fabricación de un molde diferente que tener dos piezas de embalaje con diferente profundidad para poder almacenar y transportar más mercancía en un mismo trayecto. Por otro lado, el espesor del fregadero va a variar debido al material utilizado o a la forma del canto, por ejemplo si presenta un doblez, lo que tendrá repercusión en la ranura de la pieza donde irá encajado el producto. Esto es una parte importante de la pieza, ya que en el embalaje es necesario una correcta fijación entre las piezas de embalaje y el producto a embalar. Si no fuera así causaría problemas de movimientos inesperados que agravarían la inestabilidad del apilamiento de la mercancía y con ello posibles caídas originando daños en el producto, y esto claramente es lo indeseable para la empresa. 1.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PIEZA DE EMBALAJE Tras el estudio realizado anteriormente sobre los posibles modelos de fregaderos, contenidos en el catálogo de la empresa que demanda una pieza de embalaje segura y funcional, se han establecido las cualidades y características que debe poseer dicho diseño. Algunas de estas ya han sido mencionadas en el apartado anterior para justificar alguna decisión. A pesar de las numerosas alternativas existentes sobre el embalaje se ha establecido que la forma de la pieza sea un esquinero debido a su versatilidad y encaje a cualquier dimensión sobre el producto. La consecuencia de la utilización de esquineros es que se necesitan cuatro piezas iguales para conseguir una protección completa. Por otro parte la forma de este esquinero será sencilla por diferentes motivos. Uno de ellos es por el incremento de coste que supondría, el tiempo de fabricación también se vería aumentado, además de ampliar la probabilidad de riesgos como la rotura de la pieza por poseer formas enrevesadas. Al ser una pieza de embalaje donde la función primordial es la de protección sin Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 72 necesidad de obtener una buena estética, imponer una forma simple es lo más adecuado y recomendable. Además, la estructura de la pieza tendrá que ser pensada para poder resistir ante los impactos que se puedan originar en el periodo que el producto esté embalado, sumando a las fuerzas de compresión que se originan por el apilamiento de la mercancía. Ante todo, las cuatro piezas que forman el embalaje deberán de adquirir la suficiente estabilidad para evitar que se produzca tambaleos o caídas debido a los choques, vibraciones o impactos. Gracias al material que forma estas piezas, el poliestireno expandido, el cual es muy buen amortiguador ante los impactos, se consigue mejorar las condiciones anteriormente señaladas. 1.3 EXIGENCIAS Y LIMITACIONES EXISTENTES (RECOMENDACIONES DE DISEÑO) La primera exigencia que se encuentra es la del material a utilizar, poliestireno expandido o EPS. Viene dada como característica principal de la creación o rediseño de una pieza de embalaje con dicho material demandada por una empresa de artículos para el hogar. Este requerimiento aporta grandes características como por sus propiedades físicas, químicas… ya estudiadas en las bases teóricas. También se quiere un ahorro energético y de tiempo en la producción, lo que llevará a realizar una pieza la cual se pueda moldear en un molde que posea multicavidades, finalmente serán seis cavidades. Una cavidad formará dos piezas esquineras de fácil separación manualmente, sin necesidad de utillaje auxiliar, con lo cual con una inyección se producirán doce piezas. La pieza emparejada facilitará el manejo de las piezas al operario encargado de apilarlas para su almacenamiento y posterior transporte a la fábrica donde se va a realizar la operación de embalar. Por lo que se afirmaría que la pieza está diseñada ergonómicamente. En ningún momento habría que dejar de lado la seguridad en la manipulación de dichas piezas. Además será ligera, cualidad que se ve favorecida por la utilización de EPS que está compuesto del 98% de aire. Con esto se quiere enunciar que el peso que genera el embalaje sobre la mercancía ha de ser mínimo. Esta cualidad no afecta a la protección, que siempre se tiene que tener presente por ser la función principal del proyecto. La pieza tiene que soportar todas las cargas a las que está sometido, además de aguantar las condiciones que se le imponen. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 73 Su precio económico tampoco debe superar excesivamente, intentando siempre minimizar a lo largo del ciclo de producción como en el uso del material. Si aumenta, va a ser rechazado porque aumentaría el precio de venta del producto en el mercado, por lo que el comprador preferirá un producto de la competencia que tenga las mismas características pero precio más asequible. Finalmente el proceso productivo limita algunas particularidades sobre el diseño de la pieza. El diseño de la pieza se ve condicionado por el proceso que se utilice para su fabricación, en este caso, se estudiará las limitaciones y soluciones aportadas para el moldeo por inyección de la espuma de poliestireno. Por una parte para obtener una buena estética, la cual se puede ver afectada por la aparición de rebabas o por marcas de los extractores o puntos de inyección, por ejemplo, hay que tener en cuenta la velocidad, temperatura de inyección o la localización de estos extractores. Al tratarse de embalaje que no posee ningún fin comercial, esta limitación no aporta ningún problema para el diseño. Lo que sí hay que tener en cuenta son las contracciones que se generan en la etapa de solidificación y a consecuencia de estas tensiones internas que pueden provocar la rotura del material. Será necesario aportar amplitudes para la contracción y encogimiento del material en el diseño de la pieza. Estas contracciones y tensiones internas se verán favorecidas cuando la pieza posee grandes superficies planas. Dando una pequeña curvatura (0,3%) se pueden evitar ya que aporta mayor rigidez. El dimensionado del espesor también hay que tenerlo en cuenta, ya que si es demasiado bajo puede solidificarse antes de llenar la cavidad por completo y generar atrapamientos de aire indeseados. Por el contrario los espesores de tamaños exagerados producen mayores tiempos de solidificación junto con contracciones y las tensiones internas. Destacar también que un espesor uniforme será más óptimo, si en el diseño es imposible incorporar la uniformidad hacer el cambio de espesor en una transición suave. En cuanto a la forma exterior, no será muy adecuado la realización de cantos vivos, siempre es conveniente aplicar pequeños redondeos en sus aristas y esquinas. Para poder encajar el producto en la pieza, esta dispone de una ranura. Para evitar complicaciones en la fabricación del molde es preferible que el Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 80 ESTUDIO DE LAS PIEZAS EJEMPLO Las piezas ejemplo analizadas han sido pensadas para la protección en el trasporte de varios modelos de fregaderos, es decir para su embalaje. Todas ellas tienen la misma característica, y es que las piezas moldeadas salen de la cavidad formando dos esquineros unidos pudiéndose posteriormente separar con gran facilidad debido a que entre ellos existe un rebaje que permite la rotura en esa zona. Gracias a esto se consigue una mayor productividad con menor gasto energético. También tienen en común las medidas exteriores, salvo la altura que es regulada mediante postizos según la profundidad que posea el fregadero en cuestión. La diferencia que poseen son las ranuras interiores, las cuales sirven de encaje con los extremos del fregadero. Su diferencia es debida a que en el catálogo de fregaderos de la empresa hay diversos espesores de los cuales se pretende abarcar con el mismo molde cambiando los postizos que generarían los diferentes grosores de ranuras. Hay características de la pieza que han sido necesarias incorporarlas por límites del molde, como los redondeos y la pequeña conicidad en los extremos para una mejor extracción y sin roturas de la pieza. La característica principal que posee esta pieza es que el espesor de la ranura es el mínimo que se puede realizar, 1 milímetro, lo cual supone realizar un escalonamiento, como se observar en la figura 1 para que su funcionalidad sea óptima. La figura 2 muestra la ranura de mayor espesor, la cual cambiando el postizo podría cambiar su dimensión sin variar ninguna otra característica de la pieza. Figura 1: Pieza ejemplo nº1 Figura 2: Pieza ejemplo nº2 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 81 La pieza que se muestra es la más novedosa de los ejemplos comentados debido a que posee dos ranuras de grosor diferente, lo que proporcionaría menor número de cambios del postizo sin ningún inconveniente. Sería posible encontrar más debilidad en la pieza al contener más ranuras pero al estar bien posicionadas, este problema no se produciría. Hay que destacar que todas ellas poseen en su superficie trasera hendiduras para minimizar material y así reducir costes, además también contiene simbología informativa tanto del material utilizado (EPS) como de posicionamiento para una mejor identificación. Figura 4: Cara exterior de las piezas Una vez estudiado las piezas ejemplos, se ha dispuesto al rediseño de las esquineras para poder incorporar algún beneficio complementario. De este modo se han llegado a diez modelos diferentes, los cuales también han sido analizados con más profundidad para poder llegar a un diseño correcto y coherente, evaluando todas las posibilidades. Figura 3: Pieza ejemplo nº3 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 82 2.2 ALTERNATIVAS CREADAS En este apartado se van a tratar los diez modelos más característicos que se han pensado para sustituir el actual embalaje. Figura 5: Diseños previos En el comienzo de todos los diseños se han establecido tanto los objetivos que se espera del embalaje como las características, condiciones y cualidades necesarias para su cumplimiento. Así se han especificado las dimensiones exteriores e interiores proveyendo en cada caso como quedará sujeto el producto a embalar y si es coherente con los objetivos marcados. Además el diseño quedaría definido siguiendo unas pautas para que sea posible el apilamiento junto con otros materiales auxiliares como es la caja de cartón ondulado que recubre todo el conjunto o los palés que los sostienen. Será importante saber en qué condiciones se trabaja para que el diseño sea acorde con lo marcado y sobre todo para qué va a ser utilizado y cuál es el objeto a contener, ya que dependiendo de lo que se trate habrá que encaminarlo en un sentido u otro. En este caso se trata de un fregadero normalmente compuesto de un metal como puede ser el acero o aluminio inoxidable, el cual habría que protegerlo de los daños que se pueden producir al ser golpeado. Se tendría que especificar el grado de sensibilidad que tiene el producto a embalar o las alturas máximas a las que se tiene que afrontar. Por este motivo es necesario conocer las circunstancias de almacenamiento y transporte que influyen en nuestro embalaje. Con esto se quiere señalar que otras funciones que definen el embalaje quedan suprimidas como puede ser el aislamiento térmico, el cual está dirigido hacia los sectores alimenticios o farmacéuticos, donde se tendría que tener especial cuidado con las temperaturas en las que se van a operar o la duración de estas Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 83 porque los productos pueden verse en mal estado por tener un carácter perecedero. Otros factores que pueden limitar el diseño pueden ser las necesidades económicas, el proceso de fabricación, la colocación del producto, las dimensiones del palé para una mejor optimización en el almacenamiento…, todas ellas comentados en los apartados anteriores. Todos ellos son embalajes de cantoneras, es decir, consiguen proteger todo el producto a través de la incorporación de estas piezas en todas sus esquinas. Se eligió este tipo de forma para el embalaje ya que tras el estudio de mercado de los diferentes embalajes era el que puede dar mejores resultados dada su gran versatilidad para proteger productos de diferentes dimensiones, cualidad que es imprescindible para el problema definido. En todos los modelos se han tenido presente estas ideas principales junto con el pliego de condiciones que hay que tener presente en todo momento: - Reducción de material - Pensado para la producción en una multicavidad - Válido para varios modelos - Protección del producto embalado En todos ellos se ha ido jugando con la extracción del material para conseguir una reducción de material. De las piezas 1-5 comparten la extracción de la base por el corte de la cartonera en un ángulo de 45º, diferenciándose en algunas características como se observa en los croquis. En pieza 2 se ha realizado un pequeño rebaje en el centro, en cambio en la pieza 3 se ha extraído mayor volumen de material pero dejando la columna central para no perder consistencia. Figura 6: Pieza diseñada nº1 Figura 7: Pieza diseñada nº2 Figura 8: Pieza diseñada nº3 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 84 Por otro lado la pieza 4 y 5 se ha realizado un vaciado de material en la zona de la ranura, diferenciándose en el rebaje como en el ejemplo 2 que posee la pieza 5. En la pieza 6 se ha conservado la forma de la cantonera inicial pero con la misma extracción de material que en las piezas 4 y 5. También se probó vaciando material en la zona central de la base de la pieza, dejando dos puntos de apoyo diferenciados. Figura 12: Pieza diseñada nº7 Figura 13: Pieza diseñada nº8 En las dos últimas piezas se ha considerado la idea de la pieza ejemplo, que somete a una misma pieza a incorporar dos ranuras con espesor diferente valiendo así, para un número más amplio de modelos. La diferencia con la pieza original es la extracción de material como se muestra en la figura. En ambas se ha extraído el material en los laterales de la pieza sin modificar la superficie de apoyo, en la última de ellas este vaciado se ha realizado con un ángulo a diferencia de la pieza 9 que se ha diseñado con ángulo recto. Figura 9: Pieza diseñada nº4 Figura 10: Pieza diseñada nº5 Figura 11: Pieza diseña nº6 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 85 Figura 15: Pieza diseñada nº10 Algunos de estos ejemplos se prevé que tienen posibilidad de fallar si se le somete a mucha carga, por este motivo se ha decidido evaluar sus características por un ensayo de compresión por apilamiento vertical, en el que se van a establecer las condiciones que se presentarían cuando el producto está embalado y apilado en el almacén para su próxima puesta en venta. Gracias a este ensayo se va a conocer que modelos son válidos o no y si se presenta algún error la localización de este. Tras esta comprobación se podrá realizar el diseño definitivo más conveniente ya que se rechazará las piezas que aporten problemas o sean inviables o se aceptarán las cualidades que favorezcan dicho diseño. 2.3 EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS CREADAS ENSAYO DE COMPRESIÓN POR APILAMIENTO VERTICAL Para la realización del siguiente ensayo se ha regido por la norma UNEEN ISO 2234: Embalajes de expedición completos y llenos y unidades de carga. Ensayos de apilamiento usando una carga estática. Dicha norma tiene redactado tres métodos que se pueden llevar a cabo para un ensayo de apilamiento sobre un embalaje, analizando posteriormente los efectos que se provocan, como pueden ser la deformación, el deslizamiento, colapso o rotura. El ensayo se va a realizar colocando sobre una superficie plana y horizontal la carga correspondiente que simularía las condiciones reales de trabajo como por ejemplo el periodo de tiempo bajo la carga, la posición del embalaje, las condiciones atmosféricas… En este caso, se va a analizar en suponiendo que la carga opera en condiciones atmosféricas normales, es decir a 20ºC. Figura 14: Pieza diseñada nº9 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 86 Por otro lado, los datos necesarios se irán obteniendo a partir de las características del diseño, del objeto a embalar (el fregadero) y de las normas que se tienen que cumplir como por ejemplo la de la altura máxima de apilamiento en un pallet o la capacidad de almacenamiento que se posee. ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE FREGADEROS DESTINADOS AL EMBALAJE CON LA PIEZA DISEÑADA MATERIAL Nº CUBETAS DIM. EXTERIORES (cm) PESO (KG) Acero inoxidable 2 82,8 x 55,4 x 18,8 5,18 Acero inoxidable 1 43,5 x 43,5 x 20 2,15 Acrílico 2 49,5 x 81,6 x 20 19,8 Cromo 1 49,5 x 80 x 20 7 Acero inoxidable 2 90 x 55,5 x 20 6,88 Acero inoxidable 1 80,5 x 48 x 20 6,36 Acero inoxidable 1 58 x 43 x 20 3,85 Tabla 5: Características de la variedad de fregaderos existentes Como se puede observar, el objeto a embalar varía demasiado en sus características según del modelo del que se trate. Para la realización del ensayo es necesario conocer el peso de la carga, para ello se va a suponer que el peso de un fregadero ronda los 7 kg, es el peso que se considera más desfavorable y a la vez común entre los productos, dimensión aproximada que dará un margen de error para los que tengan un valor mayor. Además, se añadirá 0,5 kg por el peso que suponen las cajas, las pequeñas piezas de EPS y el film que recubre las cajas apiladas. En cambio, la altura de la carga va a estar condicionada por la altura del embalaje ya que esa será mayor que la profundidad del fregadero para poder proteger el fondo de posibles golpes. La altura estimada serán 230 mm (incluyendo también el espesor de la caja de cartón que contendrá el conjunto). La altura máxima de apilamiento en el palé son 1500 mm, como se ha dicho anteriormente se van a situar cajas con altura 230 mm, el número de cajas será: 1500 mm / 230 mm = 6,52 Se apilarán 6 cajas por cada palé Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 87 La altura máxima que se podrá apilar serán 6000 milímetros debido a la limitación de la altura del almacén que se ha supuesto. Con lo cual se podrán apilar: Una altura de un palé con 6 cajas: 144 mm de espesor del palé + 6 cajas apiladas x 230 mm de altura = = 1524 mm de altura del conjunto. 6000 / 1524 = 3,93 conjuntos (palé + las 6 cajas) Se podrán apilar 3 conjuntos debido a que 4 conjuntos sería inviable, además de no dejar el espacio suficiente para poder manipular dichos conjuntos. Las cajas totales que se situarían en una altura serían 18 cajas. Esto supone que la caja que se encuentra en el inferior soporta una carga 17 cajas apiladas además de los dos palés que forman y soportan los conjuntos, es decir, 177,5 kg si consideramos que cada una tiene una masa de 7,5 kg y el palé tiene una masa de 25kg. La fuerza soportada tendrá un valor de: 177,5 Kg x 9,8 N/Kg = 1739,5 N También es destacable que esta fuerza es una distribución lineal, es decir se da en toda la superficie superior de la caja, en otras palabras, no está aplicada sólo en un punto de esta. La superficie de la caja está soportada por cuatro piezas esquineras de EPS, con lo cual la fuerza 1739,5 N se va a ver repartida: 1739,5/4 = 434,875 N soportará cada pieza Dimensiones de la superficie donde se aplica la presión: 165 x 35 + 35 x 200 = 12.775 mm2 274,4N / 12775 mm2 = 0,034 N/mm2 = = 0,034 MPa soporta la superficie de la pieza Figura 16: Croquis de la superficie donde se ejerce la presión Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 88 También la ranura de la pieza se ve sometida a una fuerza de presión debido al peso del producto que está embalando, los 7 kg del fregadero: 7 Kg x 9,8 N/ Kg = 68,6 N La ranura una superficie de: 20 x 185 + 20 x 165 = 7000mm2 Lo que la fuerza resultante por superficie será igual a: 68,6 N / 7000 mm2= 0,098 N/ mm2 = 0,0098 MPa SIMULACIÓN DE LA FUERZA APLICADA EN EL APILAMIENTO La siguiente simulación se va a realizar a partir del software Autodesk Inventor, en el cual es necesario insertar una serie de datos que concreten la situación en la que se está trabajando. Este software será útil para conocer el comportamiento físico que tendrá la pieza en ciertas situaciones. Esto será calculado automáticamente con la definición de la geometría y sus propiedades físicas. Los datos generales especifican las propiedades del material (figura 17), las restricciones que posee la pieza, es decir que movimientos están bloqueados y por último la dirección, magnitud y superficie donde actúan las fuerzas. También influirá el punto de discretización, es decir la elección del mallado, cuantos más nodos posea mayor será la precisión del resultado. Figura 17: Propiedades del EPS en Inventor Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 89 Las restricciones que se van a imponer para conocer el comportamiento que se tendrían para cada una de las piezas, va a ser para todas las mismas, estas son: - En los planos interiores que están en contacto con la pieza se colocará una restricción sin fricción, debido a que al estar en contacto con las paredes del fregadero, estas impiden el movimiento horizontal pero si la pieza se deforma por el peso puede existir un leve movimiento vertical. - Por otro lado, el plano en contacto con la base, es decir el plano inferior de la pieza tendrá una restricción fija, impidiendo cualquier movimiento en dicha superficie. Para un mejor análisis en la ranura se va a colocar una forma geométrica simulando el fregadero, el prisma va a encajar perfectamente como lo haría el producto a embalar. Además para tener mejores resultados y más acordes con la realidad, se le va a asignar a este prisma el material acero inoxidable. Por otro lado no se va a tener en cuenta la fuerza que genera el peso de la unidad de fregadero calculada anteriormente (0,010MPa) y que iría ubicada en el plano inferior de la ranura ya que, se ha comprobado que no genera modificaciones visibles ni importantes. La presión que se va a ejercer en el plano superior de la pieza es de 0,034 MPa, calculado anteriormente: Una vez que se conoce el entorno habitual que actúa sobre la pieza, el software nos proporcionará varias informaciones diferentes. Estos estudios se van a centrar solamente en la evaluación de la Tensión de Von Mises y el Desplazamiento ya que se han considerado los más influyentes para el diseño. En cuanto a la Tensión de Von Mises, engloba a las tres tensiones principales por este motivo sólo se analizará este parámetro: Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 96 concentración de tensiones en la ranura debilitando esta parte generando gran posibilidad de fallo. Finalmente, comentado los desplazamientos provocados, en todos ellos se aprecia un deslizamiento vertical hacia abajo provocando un pandeo de las piezas. PIEZA nº 6 Figura 33: Situación nº6 TENSIÓN DE VON MISES Figura 34: Resultado simulación nº6, Tensión de Von Mises Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 97 DESPLAZAMIENTO En cuanto a la pieza 6, ha manifestado mejor resultado en cuanto a estabilidad, debido a que no se presentaría apenas desplazamiento de la pieza. Pero por otro lado, posee un gran error que se muestra en la Figura 35, el mismo que se ha comentado anteriormente en las piezas 4 y 5 sobre la extracción de material en la ranura. Este valor del desplazamiento es pequeño, que se debe a que sólo se produce en la ranura, pero es un desplazamiento perjudicial ya que es muy probable que se produzca una rotura localizada en la ranura y por consiguiente, supondría un aumento de probabilidad de daños en el producto embalado. Por supuesto este fallo, por los mismos motivos también sucedería en la pieza 7, que su análisis se presenta a continuación, pero se ve agravado por la extracción de material en la superficie de apoyo. PIEZA nº 7 Figura 36: Situación nº7 Figura 35: Resultado simulación nº6, Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 98 TENSIÓN DE VON MISES DESPLAZAMIENTO PIEZA nº8 Figura 39: Situación nº8 Figura 37: Resultado simulación nº7, Tensión de Von Mises Figura 38: Resultado simulación nº8, Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 99 TENSIÓN DE VON MISES DESPLAZAMIENTO La geometría externa de las piezas 7 y 8, en la cual se ha vaciado una zona importante de apoyo, se producen una distribución de tensiones a lo largo de las dos superficies de apoyo, teniendo mayores valores en la intersección del plano horizontal (plano posterior al plano de apoyo) y el vertical (el plano que forma el extremo de apoyo). En cuanto al desplazamiento, se produce un pronunciado deslizamiento vertical en la superficie de apoyo horizontal del fregadero por lo que se producirían posibles golpes y movimientos del producto. Además de un suave pandeo en los dos prismas de apoyo. Figura 40: Resultado simulación nº8, Tensión de Von Mises Figura 41: Resultado simulación nº8, Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 100 PIEZA nº9 Figura 42: Situación nº9 TENSIÓN DE VON MISES DESPLAZAMIENTO Figura 43: Resultado simulación nº9, Tensión de Von Mises Figura 44: Resultado simulación nº9, Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 101 PIEZA nº10 Figura 45: Situación nº10 (a) TENSIÓN DE VON MISES Figura 46: Situación nº10 (b) Figura 47: Resultado simulación nº10 (a), Tensión de Von Mises Figura 48: Resultado simulación nº10 (b), Tensión de Von Mises Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 102 DESPLAZAMIENTO Con la pieza 9 y 10 se intentó arreglar los problemas que se preveían con los anteriores diseños, evitando la disminución de la superficie de apoyo, pero teniendo en cuenta la optimización de material. En estos dos casos la extracción del material se ha realizado en zonas donde no se interfiere en la región de apoyo, es decir, en los laterales. El vaciado de la pieza 9 en comparación con la 10 es más deficiente debido a que la forma tras la extracción del material es en ángulo recto y en la pieza 10 se le ha dado Figura 49: Resultado simulación nº10 (a), Desplazamiento Figura 50: Resultado simulación nº10 (b), Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 103 cierto ángulo para que las cargas estén mejor repartidas y se produzca menor concentración de tensiones y se disminuya el desplazamiento en esta zona. El resultado obtenido es la generación de tensiones localizadas en la intersección superior que se ha generado con la extracción de material, y el desplazamiento que se produciría es un pequeño pandeo hacia delante, el cual no resulta un grave problema. En la número 10 se han realizado dos simulaciones diferentes, invirtiendo las restricciones y las fuerzas debido a que es una pieza útil para dos espesores diferentes. Se ha comprobado que en el espesor más pequeño se van a generar unas tensiones más pronunciadas pero con menor desplazamiento que en los espesores con mayor tamaño. La siguiente tabla recoge los valores máximos que se han obtenido en cuanto a la tensión de Von Mises [T.V] (MPa) y al desplazamiento [D] (mm) provocados por las fuerzas ejercidas. Máx. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10.1 10.2 T.V 0,221 0,235 0,255 0,07205 0,077 0,038 0,029 0,170 0,363 0,305 0,196 D 0,575 0,216 0,970 0,261 0,320 0,011 0,127 0,828 0,002 0,759 0,864 Tabla 6: Resumen de los resultados máximos obtenidos en las simulaciones Generalizando entre todos los diseños, en todas ellas se puede observar que no se produce un desplazamiento en la base, debido a que es un plano fijo de apoyo, por el contrario el desplazamiento se ve incrementado en la parte superior produciendo un movimiento vertical hacia abajo, en mayor o menor medida según la geometría de las diferentes piezas. En cuanto a las deformaciones a compresión no han sido muy significativas, sin producir grandes alteraciones indeseadas debido a que el material con el que se está trabajando, se clasifica entre los plásticos celulares rígidos. Aun así se quiere mejorar estas soluciones combinando las cualidades favorables y suprimiendo las que han dado malos resultados. A continuación se va a exponer las facultades que pasarán a formar parte del diseño final debido a que alcanzan unos mejores resultados y cuáles serán descartados aportando soluciones para los posibles problemas que se han presentado. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 104 Con este análisis se han descartado las siguientes características: - Cualquier vaciado de material que perjudique a la superficie de apoyo como la inclinación de 45º y las que se han realizado en las piezas 7 y 8 debido a la inestabilidad que generan. - La extracción de material localizado en la ranura porque se prevé una debilidad en esa zona con posibilidad de rotura. Las posibles soluciones que se pueden llevar acabo en el diseño final de la pieza son: - Redondeos en la zona de la ranura para evitar la concentración de tensiones, además de redondeos en la zona de extracción de material. - Forma exterior similar a la pieza 10, debido a que es la que mejores resultados ha obtenido. - Incluir las recomendaciones de diseño para obtener un mejor rendimiento en el moldeo de la pieza. - Realizar algún vaciado de material sin llegar a realizar un agujero pasante. Con todas estas mejoras se pretende cumplir el pliego de condiciones realizado. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 105 3. ESTUDIO DEL DISEÑO FINAL 3.1 DESARROLLO DEL DISEÑO DEFINITIVO Gracias a los análisis se ha conseguido llegar al diseño definitivo con óptimos resultados y cumpliendo los objetivos marcados. El molde de la pieza está pensado para incorporar seis cavidades, con este fin se logra producir doce piezas de una sola inyección ya que las piezas se extraerían de dos en dos como se muestra en la Figura 51. Posteriormente este par se podría separar fácilmente dejando una pequeña rebaba en un lateral que no afecta ni a la resistencia ni al funcionamiento de la pieza en el embalaje. Esta característica hace que se reduzcan tiempos en el proceso de fabricación, lo que quiere decir una mayor productividad y con menor costo debido a la mayor eficiencia energética que se alcanza al tener menor número de máquinas en funcionamiento. Figura 51: Diseño definitivo. Forma de la pieza tras la extracción de la cavidad del molde Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 112 Según la fórmula: A1> 434,875/ 0,055 =7.906,82 mm2 En la ranura también se produce una presión que genera el propio peso del producto, está tiene un valor de 68,6 N y se aplica a una superficie de 7000mm2. A2> 68,6/0,055 = 1.247,28 mm2 En ambos casos supone que la elección del espesor es correcta, ya que es mayor que el mínimo espesor recomendado, por lo que nos va a asegurar que resista al apilamiento. Por otro lado se puede pensar en reducir la superficie por un mayor ahorro de material, pero si se reduce la ranura en la que está apoyada el fregadero se vería debilitada y con posibilidad de rotura de la pieza. Finalmente en el diseño final de la pieza se mantendrán las medidas generales impuestas desde el principio. 3.2 ENSAYOS Para afianzar que el diseño de la pieza no presenta ningún error se van a realizar tres tipos de ensayos diferentes sobre las posibles condiciones que se pueden dar, siempre dando la situación más extrema. El primer ensayo por el que se va a comenzar es el desarrollado y analizado anteriormente, el ensayo por compresión por apilamiento vertical. Posteriormente se va a analizar el ensayo por impacto provocado por una caída libre y finalmente el ensayo del que se va a hablar será el provocado por las vibraciones en el transporte ENSAYO 1: COMPRESIÓN POR APILAMIENTO VERTICAL, UNEEN ISO 2234 En este ensayo los parámetros utilizados anteriormente van a ser empleados, aunque el modelo de la pieza ha sido modificado las condiciones siguen siendo las mismas, no han sufrido ningún cambio. Por lo que se va a realizar el ensayo de la fuerza de apilamiento que soporta el último conjunto de embalaje, es decir, el producto embalado con las cuatro piezas diseñadas de EPS junto con la caja de cartón que recubre y refuerza. La fuerza resultante del apilamiento, calculada anteriormente, por una sola pieza esquinera y localizada en la parte superior de esta es: 0,034 MPa. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 113 Figura 60: Situación diseño definitivo (a) TENSIÓN DE VON MISES DESPLAZAMIENTO Figura 61: Diseño definitivo (a), Tensión de Von Mises Figura 62: Diseño definitivo (a), Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 114 Figura 63: Situación diseño definitivo (b) TENSIÓN DE VON MISES DESPLAZAMIENTO Figura 64: Diseño definitivo (b), Tensión de Von Mises Figura 65: Diseño definitivo (b), Desplazamiento Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 115 Comparando los datos obtenidos en este diseño final con las otras pieza sobre todo con la 9 y 10 que son las piezas más similares a esta, se observa que se han tenido mejores resultados. En cuanto a la tensión de Von Mises que se concentraba en las intersecciones de los brazos se ven reducidas gracias a los redondeos impuestos en esta zona. El desplazamiento que se produce es muy semejante a las anteriores, el cual tampoco es problemático, además de que se sospecha que en el contexto real se producirá menores desplazamientos al actuar cuatro piezas esquineras a la vez. ENSAYO 2: CAÍDA LIBRE En el ensayo por caída libre se pretende analizar las consecuencias que tendrían lugar cuando la caja de embalaje sufre una caída. Este análisis puede ser muy diverso ya que es impredecible cada uno de los parámetros que están relacionados en el impacto, es decir, cómo va a suceder exactamente ese fallo. Por este motivo se han atribuido unas condiciones teniendo en cuenta cuáles pueden ser las más extremas y las más comunes. A partir de estas se ha podido obtener la fuerza de impacto que actuaría sobre la pieza. En principio, se ha asignado la altura de caída, la cual se ha decidido que será 50 cm debido a que es la más frecuente que se puede dar cuando un operario esté manipulando el fregadero embalado en la caja. Los otros datos de partida son los ya definidos en el anterior ensayo como es el peso del embalaje, el cual se ha determinado por 7,5 Kg. A partir de estos datos se procede a calcular el valor de la fuerza que actúa en el impacto contra el suelo. Para este cálculo se define el ensayo por un movimiento rectilíneo vertical uniformemente acelerado, cuya expresiones matemáticas son: V = Vo + g · t 𝑽𝟐 = 𝑽𝒐𝟐 + 2 · g · h Donde, V: Velocidad a la que ocurre el movimiento Vo: velocidad inicial, se va a suponer que es nula G: aceleración de la gravedad, es contante con un valor de 9,82m/s2 H: la altura en la que se produce la caída, en este caso se ha definido por 50 cm Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 116 Por otro lado, para llegar al valor de la fuerza de impacto será necesario conocer la energía cinética, ya que la fuerza está relacionada con esta energía y su deformación: F = Ec / deformación Según la norma UNE 826 el material se deforma un 10% de su espesor Ec = ½ m · 𝑽𝟐 Resolución de los cálculos: 𝑽𝟐 = 𝑽𝒐𝟐 + 2 · g · h V2= 0 m/s2 + 2 x 9,82 m/s2 x 0,5 m = 9,82m2/s2 Ec = ½ m · 𝑽𝟐 Ec = 0,5 x 7,5 Kg x 9,82 m2/s2= 36,825 J F = Ec / deformación F = 36,825 J / (10% x 0,035 m) = 10.521,43 J/ m = 10.521,43 N Finalmente queda definir la zona donde actuará la fuerza, se ha decidido incorporarla en el redondeo de la esquina, ya que puede ser una zona donde se produzcan más daños en el producto embalado. En el software, Autodesk Inventor, es necesario imponer la restricciones, en este caso al estar el producto envuelto en una caja, en los planos superior e inferior de la pieza se ha exigido una restricción fija, así como en los laterales en contacto con el fregadero ya que estos no pueden tener ningún movimiento. Por otro lado, como en el ensayo anterior, también se ha incorporado en la ranura un prisma del mismo espesor que el de la ranura, simulando el encaje entre el fregadero y la pieza de embalaje. Figura 7: Situación diseño definitivo. Ensayo 2 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 117 TENSION DE VON MISES DESPLAZAMIENTO Figura 66: Diseño definitivo, Tensión de Von Mises. Ensayo 2 Figura 67: Diseño definitivo, Desplazamiento. Ensayo 2 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 3: Aplicación Práctica 118 Como es razonable, la tensión de Von Mises se acumula en la zona donde actúa la fuerza, además del interior de la ranura, donde se puede afirmar que la zona es muy crítica debido a que si actuaría una fuerza mayor daría posibilidad de rotura. Por otro lado, según muestran las imágenes de desplazamiento, se produce una compresión del material en la esquina y siendo mayor en la zona inferior a pesar de ser la pieza simétrica ya que en la ranura superior se encuentra encajado el fregadero e impide que se produzca mayor desplazamiento. ENSAYO 3: ESTUDIO DE VIBRACIONES Este último ensayo del que se va a comentar se rige por la norma UNEEN ISO 2247: Embalajes de expedición completos y llenos y unidades de carga. Ensayos de vibración a baja frecuencia fija. Según esta norma el ensayo se realizará en una mesa de vibración sometiendo el embalaje a estudiar las vibraciones de frecuencia baja fija a las que estaría expuesto, además de otros parámetros del entorno como las condiciones atmosféricas, la duración o la posición en la que se encontraría. En este proyecto las vibraciones más características son las que se producen en el transporte, estas suelen encontrarse en el intervalo de 15 a 20 Hz ya que se va a tratar de un trasporte por camión. Las vibraciones no van a suponer un gran problema en este embalaje ya que las piezas consiguen la amortiguación necesaria, además de la caja formada por cartón ondulado que también supone un impedimento para que las vibraciones realicen algún daño en el producto. 119 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 4: Análisis Económico 1. Coste de fabricación ........................................................................... 121 1.1 Coste de material .................................................................................................. 121 1.2 Mano de obra directa ........................................................................................... 122 1.3 Puesto de trabajo................................................................................................... 123 2. Coste de la mano de obra indirecta .................................................... 125 3. Gastos generales ................................................................................ 125 4. Coste total en fábrica ........................................................................... 126 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 4: Análisis Económico 121 A lo largo de este capítulo se va a estudiar el costo que supone la fabricación del nuevo diseño de la pieza. El análisis se ha centrado en conocer los gastos económicos que intervienen en la producción de seis de estas piezas (doce cantoneras) debido a que esta es la cantidad que forman las cavidades de las que dispone el molde utilizado en su fabricación. Además destacar que solo se va a considerar las operaciones en la fábrica de producción, es decir no se va a tener en cuenta el costo añadido que implicaría el embalaje del fregadero como puede ser la mano de obra que se encargaría de dicho embalaje y del material como cajas que envuelven un fregadero o film para sostener toda la carga. Los valores que intervienen en este análisis económico van desde el coste que supone la fabricación del moldeo de la pieza, la mano de obra indirecta, así como los gastos generales de la empresa productora. A continuación se desarrolla cada uno de estos términos: 1. COSTE DE FABRICACIÓN El coste de fabricación es el factor básico de este análisis, forma el gasto directo de producción del producto y se compone de tres valores: material, mano de obra directa y puesto de trabajo. COSTE DE FABRICACIÓN (C.fab) = = material + mano de obra directa (m.o.d.) + puesto de trabajo 1.1 COSTE DE MATERIAL Para la fabricación de las piezas solo es necesario del uso de perlas de EPS como materia prima, por lo que los cálculos se simplifican enormemente. El precio de la materia prima del que se parte es de 1,60 €/ kg. Cada pieza tiene una masa de 0,055 kg y como se ha mencionado, el cálculo se va a basar en la fabricación de las seis piezas que se extraen de un solo molde. Al peso neto de la materia prima se le ha añadido un porcentaje del 6% debido a que se ha valorado la existencia de la pérdida de material, a esta pérdida se refiere a la expulsión de pentano que se produce en el desarrollo de la fabricación. Por otro lado, las piezas que son desfavorables no pertenecen a este porcentaje, no se tienen en cuenta porque son recuperadas y utilizados nuevamente para la producción de piezas. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 5: Estudio Económico del Proyecto 129 El estudio económico que supone la realización del proyecto se va a desglosar en los apartados que se presentan a continuación: 1. ANÁLISIS TEMPORAL Se va a comenzar por aportar datos generales, se ha analizado los días de trabajo activos (reales) anuales, es decir, excluyendo los días de permiso, enfermedad, festivos…. En la siguiente tabla se resumen los datos de los días mencionados: DÍAS NATURALES, Dn DEDUCCIONES, D Domingos Sábados Vacaciones Festivos Totales 365 52 52 20 8 132 DÍAS REALES, Dr Dr = Dn - D 233 Tabla 12: Resultado de los días de trabajo reales Estos días suponen aproximadamente 1800 horas de trabajo efectivo al año, contando con una jornada laboral de 8 horas y descontando los tiempos de descansos respectivos. Centrándose en este proyecto, las labores que se han desarrollado están representadas en la tabla: ACTIVIDAD DURACIÓN (h) PRELIMINAR Planificación del cronograma 15 Búsqueda de información y documentación 40 DESARROLLO Elaboración de la idea (bocetaje) 40 Elección de características 10 Modelado 3D en CATIA 25 Planteamiento de simulaciones 20 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 5: Estudio Económico del Proyecto 130 Cálculos 25 Revisiones y correcciones 5 Ensayos en Autodesk Inventor 25 Análisis de tensiones 20 Renderizados de la pieza final 30 Análisis económico 15 INFORME Organización y creación 5 Redacción de la documentación 40 Maquetación de la memoria 10 Presentación 10 335 Tabla 13: Duración en horas de las actividades realizadas durante el proyecto 2. COSTE DEL PERSONAL Este coste se resume en la relación que existe entre el salario que se vincula con el trabajador y las horas acumuladas durante la elaboración. El salario que se ha seleccionado es el de un ingeniero que su valor se ha estimado a 22,60 € la hora. Anteriormente se ha analizado la duración en horas que se han invertido en la realización del proyecto, siendo aproximadamente 335 horas. Coste total del personal = Salario/ hora • horas trabajadas = = 22,60€/h • 335h = 7.571 € 3. COSTE DE MATERIAL AMORTIZABLE El material amortizable que se ha considerado es el que se presenta a continuación, junto con su coste. Este material se ha basado en el equipo informático y los software que han sido necesarios para el desarrollo de todas las fases. Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 5: Estudio Económico del Proyecto 131 IMPORTE (€) AÑOS DE AMORTIZACIÓN Valor residual Horas de uso Ordenador portátil 750 4 150 335 Paquete Microsoft Office 2013 100 2 0 80 Software Catia V5 1.000 2 500 30 Sofware KeyShot 6 64 450 2 200 30 Software Autodesk Inventor Professional 2019 600 1 250 45 Software Illustrator CC 2017 250 1 50 30 Tabla 14: Datos del material amortizable utilizado A partir de estos datos se ha conseguido sacar el valor de amortización hora [A] (€/h): A= Coste de amortización hora Vc= Importe Vr= Valor residual T= Años de amortización H= Horas de uso Coste de amortización (€) = Coste de amortización hora / horas anuales trabajadas Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 5: Estudio Económico del Proyecto 132 AMORTIZACIÓN (€/ horas) Coste de amortización € Ordenador portátil 0,597 200 Paquete Microsoft Office 2013 0,625 50 Software Catia V5 16,66 500 Sofware KeyShot 6 64 7,5 225 Software Autodesk Inventor Professional 2019 13,33 600 Software Illustrator CC 2017 8,33 250 TOTAL 1.575 Tabla 15: Coste de los materiales amortizables 4. COSTE DE MANTENIMIENTO Y ACTUALIZACION Este coste solamente se va a basar en el mantenimiento que requiere el equipo informático, ya que es el único destacable. El proceso de cálculo de este valor va a seguir las mismas pautas que el punto anterior pero en este caso se va a centrar el coste del ordenador portátil. IMPORTE (€) Horas de uso AMORTIZACIÓN (€/ horas) Ordenador portátil 75 335 0,07 Tabla 16: Coste de mantenimiento y actualización Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 5: Estudio Económico del Proyecto 133 COSTE DE AMORTIZACIÓN DE MANTENIMIENTO = Amortización (€/h) · Horas de uso = 0,07 €/h · 335 h = 23,45 € 5. COSTE DE MATERIAL NO AMORTIZABLE En este apartado sólo se van a tener en cuenta costes generados por desplazamientos, se considera un coste por material no amortizable a aquellos que no aportan valor una vez abonado. Se va a estimar una cantidad de 100 € por desplazamientos. 6. COSTE DEL PROYECTO Finalmente el coste del proyecto es el sumatorio de los apartados anteriores calculados, siendo este: Coste del proyecto = coste total del personal + coste de amortización + coste de mantenimiento + coste de material no amortizable Coste del proyecto = 7.571 € + 1.575 € + 23,45 € + 100 € = 9.269,45 € El coste final que supondría la elaboración del proyecto asciende a 9.269,45 € 135 Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto| Balbás Sanchis, María | 2019 CAPÍTULO 6: Conclusiones y Trabajos Futuros 1. Conclusiones ....................................................................................... 137 2. Trabajos futuros .................................................................................. 138 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 6: Conclusiones y Trabajos Futuros 137 1. CONCLUSIONES El proyecto técnico del rediseño de una pieza de embalaje se ha visto involucrado con una serie de fases como la elección del tema, el paso por el estudio de mercado, el conocimiento de las limitaciones existentes, bocetaje de ideas junto con sus análisis mecánicos y muchas otras más. Primordialmente, se ha desenvuelto con la fijación de los objetivos y del pliego de condiciones impuesto con la intención del perfeccionamiento del embalaje ya existente. El apartado aspira al estudio de estos propósitos para confirmar si las elecciones, que se han ido tomando en el trascurso, cumplen o no con lo marcado en el comienzo y si finalmente se ha conseguido una mejora de estas piezas. Comenzando con el objetivo más prioritario, el de la resistencia mecánica, la cual tiene que ser la necesaria para soportar las condiciones en el que opera la pieza. Mediante los análisis de elementos finitos se ha comprobado, simulando el entorno de trabajo, dando finalmente resultados favorables. Por otra parte, se pretendió la reducción de coste ejecutando diversas actividades para lograrlo. A estas actividades hace referencia al método de elaboración, el cual se va a realizar por inyección por moldeo donde el moldeo se ha visto favorecido por haber dirigido el diseño de la pieza hacia una multicavidad, es decir, ha sido pensado para que en un mismo molde se generen seis piezas emparejadas al unísono optimizando tanto tiempos de producción como la energía utilizada. También se ha favorecido la reducción de costes por la reducción de material, se ha analizado la zona más adecuada donde se puede ahorrar material sin perjudicar su funcionalidad ni resistencia. Destacar también que se ha tenido en cuenta el respeto con el medio ambiente, además de la manipulación del operario incorporando simbología visual haciendo más ergonómico su trabajo. Asimismo el planteamiento trata que el diseño de la pieza sea válido para varios modelos del producto a embalar, en este objetivo ha implicado limitar la innovación en la pieza ya que esta se ha tenido que acomodar y tener en cuenta las características de numerosos modelos. La otra limitación presente es que se tuvo que centrar sólo en los modelos que tuvieran secciones rectangulares excluyendo así secciones circulares o con esquinas con un radio de redondeo muy amplio. Por otro lado, la adaptación de la pieza para embalar varias configuraciones de modelos aporta grandes ventajas a causa de reducir los costes de producción Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos CAPÍTULO 7: Fuentes Bibliográficas 144 [22] Adrián Sanchez. (2016). LEGISLACIÓN SOBRE ENVASES Y EMBALAJES. Recuperado 2 de enero de 2019, de Prezi: Sitio web: https://prezi.com/tnv0vltlt-gw/legislacion-sobre-envases-yembalajes/ [23] Interempresas (2018). 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Piezas actuales en producción ............................................................... 155 3. Molde de la pieza .................................................................................. 157 Estudio de Optimización de Embalaje para el Movimiento Logístico de Electrodomésticos ANEXO I: Diagrama de Gantt 153