El software de diseño de palés utiliza modelos de ingeniería estructural de la madera, los elementos de fijación y las cargas para predecir cómo se deformará un palé, cuánta carga puede soportar y qué diseño resulta más económico para un trabajo determinado. La herramienta más conocida es el Pallet Design System (PDS), desarrollado por la National Wooden Pallet and Container Association (NWPCA) y utilizado por cerca de 500 fabricantes de palés en más de 30 países.
Por qué se diseñan los palés con criterios de ingeniería
Un palé parece sencillo, pero es una estructura que debe soportar cargas pesadas y desiguales apoyada de diferentes maneras: sobre un suelo plano, sobre las uñas de una carretilla o entre dos travesaños de una estantería. Cada condición produce momentos flectores y flechas distintos. Emplear más madera o más gruesa de la necesaria desperdicia material; emplear menos provoca flechas excesivas, tablas rotas y mercancía dañada.
Antes de la aparición del software, los fabricantes dependían de la experiencia y de los ensayos físicos, que son lentos y caros. Los modelos informáticos permiten al diseñador comparar decenas de variantes en minutos y reservar los ensayos de laboratorio para la confirmación. Los propios métodos de ensayo se describen en normas de ensayo de palés.
Qué hace el PDS
El PDS se desarrolló en colaboración con el grupo de investigación sobre palés de Virginia Tech y lo distribuye la NWPCA. Es un software propietario; la versión publicada en diciembre de 2022 es la 6.6. Según la asociación, genera diseños en 2D y 3D, predice la capacidad de carga segura, analiza la flecha y devuelve un «número de utilización de la resistencia del palé» junto con calificaciones de apto o no apto.
El programa modela el palé como un sistema de tablas y largueros (o tacos), unidos mediante clavos, y simula cómo interactúa con él la unidad de carga. Las versiones recientes añaden:
- análisis de unidades de carga como cajas de cartón ondulado, contenedores de plástico, bidones de acero y, como novedad, bidones y cubos;
- resultados de flecha en varias condiciones de apoyo;
- integración con sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP);
- evaluación de la huella de carbono mediante declaraciones ambientales de producto verificadas por terceros.
| Datos de entrada | Resultados |
|---|---|
| Dimensiones y tipo de palé (de largueros, de tacos) | Capacidad de carga segura |
| Grosor, anchura y separación de tablas y largueros | Flecha bajo carga |
| Especie y calidad de la madera | Utilización de la resistencia y calificación apto/no apto |
| Tipo y disposición de los elementos de fijación | Lista de materiales y estimación de costes |
| Tipo, peso y apoyo de la carga (suelo, estantería, uñas) | Planos de diseño en 2D y 3D |
La ingeniería que hay detrás
Sea cual sea el programa, los cálculos subyacentes proceden de la mecánica de la madera. Una tabla del piso se comporta como una viga que salva la distancia entre los apoyos situados debajo, de modo que su grosor, su anchura y su luz determinan su rigidez. Los largueros son vigas que transmiten las cargas de las tablas del piso a los apoyos. Las propiedades de la madera varían según la especie, la calidad y el contenido de humedad: las frondosas densas son más rígidas y resistentes que la mayoría de las coníferas, y la madera húmeda es más débil. La relación entre densidad y resistencia se analiza en la tabla de densidad de la madera y la elección de especies en especies de madera para palés.
Los elementos de fijación son el punto débil de muchos diseños. El diámetro, la longitud, el tipo de caña y la separación de los clavos determinan hasta qué punto las tablas del piso permanecen unidas a los largueros, y el comportamiento de arranque y de cizallamiento de los clavos está incorporado en los modelos. Véase clavos y elementos de fijación para palés.
El análisis por elementos finitos (FEA), que divide una estructura en pequeños elementos y calcula la tensión en cada uno, lo emplean investigadores y programas de ingeniería de uso general para palés más complejos o no estándar, incluidos los diseños de plástico y de materiales compuestos. Las herramientas basadas en la teoría de vigas, como el PDS, son más rápidas para los palés de madera habituales, mientras que el FEA es más adecuado para formas novedosas.
Ventajas y límites
Entre las ventajas que señalan los fabricantes figuran:
- Ahorro de material. Eliminar madera innecesaria, por ejemplo utilizando una tabla más delgada solo donde la luz lo permite.
- Calidad constante. Un diseño con una carga nominal documentada es más fácil de defender que uno trazado por costumbre.
- Atención al cliente. El diseñador puede demostrar al cliente que un palé determinado soportará su producto y resistirá su manipulación.
- Presupuestos más rápidos. La lista de materiales alimenta un cálculo de costes; véase cálculo del coste de un palé.
Los límites son igualmente importantes. Un modelo vale lo que valen sus datos de entrada, por lo que la especie, la calidad y la humedad supuestas deben corresponder a la madera realmente empleada. Los modelos manejan cargas idealizadas, y las unidades de carga reales pueden ser irregulares, sobresalir o ser inestables. El software predice el comportamiento estructural y no sustituye el ensayo, el cumplimiento de las normas de los palés de intercambio ni la inspección de la calidad de producción (véase control de calidad de palés). Para el trabajo con palés no estándar, el diseño de palés a medida describe un flujo de trabajo de diseño completo.
Cómo elegir el software
- Adecuar la herramienta al tipo de palé: madera, plástico o ambos.
- Comprobar qué condiciones de carga se modelan (suelo, uñas, estantería).
- Preguntar si la base de datos de propiedades de la madera abarca las especies locales.
- Confirmar que los resultados pueden alimentar los sistemas de costes y ERP.
- Tratar los resultados como valores de diseño; validar mediante ensayo los diseños críticos.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el Pallet Design System?
El PDS es el software de ingeniería de la NWPCA para diseñar y analizar palés de madera. Predice la capacidad de carga y la flecha y devuelve calificaciones de utilización de la resistencia y de apto/no apto.
¿Quién utiliza software de diseño de palés?
Fabricantes de palés, ingenieros de embalaje e investigadores. La NWPCA informa de su uso por cerca de 500 fabricantes en más de 30 países.
¿Puede el software sustituir los ensayos de palés?
No. Reduce el número de ensayos físicos necesarios, pero los diseños importantes o poco habituales deben seguir verificándose mediante ensayos conforme a normas como la ISO 8611 o la ASTM D1185.
¿Sirve el PDS para palés de plástico?
El PDS está concebido para palés de madera. Los diseños de plástico y de materiales compuestos suelen requerir datos del fabricante o análisis por elementos finitos.
Fuentes
- NWPCA's Newest Release of PDS Takes the Power of Pallet Design to the Next Level — Pallet Foundation
- Pallet Design System — Wood Packaging Global
- NWPCA Releases PDS 6.0 Ground Breaking Unit Load Design Tool — Wood Packaging Global
- PDS Version 3.3 Offers Easier, More Flexible Program — Pallet Enterprise
- EVS-EN ISO 8611-1:2022 — Estonian Centre for Standardisation and Accreditation