Inicio / Engenharia de Embalagens / Resistencia da Caixa de Papelao (McKee, BCT e Empilhamento)
Engenharia de Embalagens
Calculadora de Resistencia da Caixa de Papelao (Formula de McKee, BCT e Empilhamento)
Descubra quanto peso a caixa de papelao aguenta e transforme esse numero no calculo de empilhamento que interessa no chao do armazem: quantas caixas voce pode colocar, em seguranca, uma sobre a outra. Informe a grade do papelao (o ECT), a onda e a espessura, as duas medidas da base da caixa e o peso de cada caixa, e a ferramenta aplica a formula de McKee para estimar a resistencia da caixa a compressao (o BCT de laboratorio) e, na sequencia, a derata para as suas condicoes reais de umidade, tempo de estocagem, padrao de empilhamento e saliencia no palete. O resultado e a carga segura de empilhamento e o numero maximo de caixas na pilha, e nao apenas o numero bonito do laboratorio. Sem cadastro, com os numeros ficando no seu navegador.
A ideia que esta calculadora ensina e a que mais gente erra na embalagem: o BCT de laboratorio nao e o peso que a sua caixa aguenta no deposito. A formula de McKee entrega um pico medido em amostra condicionada, e o papelao ondulado perde resistencia com a umidade, com as semanas sob carga (a fluencia), com o cruzamento das camadas e com a caixa saindo da borda do palete. A ferramenta abre com um exemplo resolvido ja preenchido, uma caixa de 20 x 15 in em papelao 32 ECT C, para voce ver na hora como cada fator derruba o numero, e desenha uma cascata de deracao no grafico, do BCT de laboratorio ate a carga segura, passando por umidade, fluencia, padrao e saliencia. Ela tem dois modos: o direto, que parte do ECT e chega a carga segura, e o inverso, que parte da carga que voce precisa carregar e recomenda a grade de papelao a comprar. Esta e a ferramenta que fecha o que a calculadora de caixas por palete comeca: la voce acerta quantas caixas cabem, aqui voce confirma se a caixa de baixo aguenta a pilha.
Em resumo: a resistencia da caixa a compressao vem da formula simplificada de McKee, BCT = 5,87 x ECT x raiz(perimetro x espessura), com o ECT em lb/in, a espessura e o perimetro em polegadas e o perimetro igual a 2 x (comprimento + largura). Esse BCT e o pico de laboratorio. A carga segura de empilhamento e o BCT multiplicado pelos fatores de umidade, fluencia, padrao de empilhamento e saliencia, e dividido por um fator de seguranca extra. O maximo de caixas na pilha e a carga segura dividida pelo peso da caixa, arredondada para baixo, mais a propria caixa de baixo. No exemplo padrao, uma caixa de 20 x 15 in em papelao 32 ECT C (espessura 0,16 in, peso 20 lb, 65% UR, cerca de 1 mes, empilhamento em coluna, sem saliencia, fator extra 1,5) da um BCT de laboratorio de 629 lb (285 kgf), uma deracao combinada de 72%, uma carga segura de empilhamento de 302 lb (137 kgf) e um maximo de 16 caixas na pilha, com um fator de seguranca real de 1,01 contra os 2,10 que voce imaginaria olhando so o BCT de laboratorio.
carga segura de empilhamento
302 lbcarga segura de empilhamento
- Compressao da caixa (BCT lab)
- 629 lb (285 kgf)
- Carga segura de empilhamento
- 302 lb (137 kgf)
- Caixas maximas na pilha
- 16
- Deracao combinada
- 72%
- Fator de seguranca real
- 1,01 (2,10 vs BCT lab)
- ECT necessario
- —
- Grade recomendada
- —
A carga segura e o BCT apos umidade, fluencia, padrao de empilhamento e saliencia.
O que a ferramenta calcula
A calculadora responde a duas perguntas que todo setor de embalagem, expedicao e qualidade acaba fazendo: quanto peso a caixa de papelao aguenta e quantas caixas dela voce pode empilhar em seguranca. Para isso ela junta duas etapas que andam sempre juntas. A primeira e a resistencia da caixa a compressao, o BCT, que a ferramenta estima pela formula de McKee a partir da grade do papelao (o ECT), da onda, da espessura e das duas medidas da base da caixa. A segunda e a deracao, que pega esse BCT de laboratorio e o corrige para as suas condicoes reais de umidade, tempo de estocagem, padrao de empilhamento e saliencia no palete, chegando a carga segura de empilhamento e ao numero maximo de caixas na pilha. A ferramenta trabalha em imperial (in, lb) ou metrico (mm/cm, kg) pelo mesmo seletor, e o ECT aceita lb/in, kN/m ou kgf/cm.
A partir desses dados, ela devolve o BCT de laboratorio em libras e em quilogramas-forca; a carga segura de empilhamento, que e o BCT ja deratado; o maximo de caixas na pilha; a deracao combinada, ou seja, quanto sobrou do numero de laboratorio depois de todos os fatores; e o fator de seguranca real, que compara a carga segura com o peso que a pilha de fato coloca sobre a caixa de baixo. O diferencial e o desenho: a ferramenta traca uma cascata de deracao no grafico, que sai do BCT de laboratorio e desce, uma barra de cada vez, pela umidade, pela fluencia, pelo padrao de empilhamento e pela saliencia, ate a carga segura. Assim voce ve para onde foi cada libra de resistencia, e nao so o numero final. A ferramenta ainda tem um modo inverso: em vez de partir do papelao, voce informa a carga que precisa carregar com seguranca e o ambiente, e ela devolve o BCT e o ECT necessarios e recomenda a menor grade de estoque que atende. Tudo acontece no seu navegador, na hora, sem enviar nada a servidor nenhum.
Como funciona: a formula de McKee e a deracao
A resistencia da caixa a compressao vem da formula simplificada de McKee. Em ASCII simples, BCT = 5,87 x ECT x raiz(perimetro x espessura), com o ECT em lb/in, a espessura e o perimetro em polegadas, e o BCT resultante em libras. O perimetro e 2 x (comprimento + largura) da base da caixa. A constante 5,87 e um ajuste em unidades imperiais que ja embute a rigidez de flexao do papelao, por isso a ferramenta calcula em imperial e converte a saida para libras, quilogramas-forca e newtons, com 1 lb igual a 0,4536 kgf e a 4,448 N. Nas unidades de ECT, 1 lb/in equivale a 0,1751 kN/m e a cerca de 0,1786 kgf/cm, de modo que 32 lb/in dao cerca de 5,60 kN/m e 5,71 kgf/cm; o seletor faz essa troca para voce.
Existe tambem a formula de McKee completa, BCT = 2,028 x ECT elevado a 0,746 x rigidez de flexao elevada a 0,254 x perimetro elevado a 0,492, mas ela exige a rigidez de flexao de quatro pontos do papelao, um dado que quase ninguem tem a mao, e por isso a ferramenta usa a forma simplificada. A forma simplificada supoe uma caixa RSC comum, com as ondas na vertical e uma carga mais ou menos distribuida sobre a tampa. Para qualquer coisa critica, o BCT calculado deve ser confirmado por um ensaio de compressao em amostra condicionada.
A carga segura de empilhamento e o BCT de laboratorio multiplicado pelos quatro fatores de deracao e dividido pelo fator de seguranca extra. Em ASCII simples, carga segura = BCT lab x f_umidade x f_fluencia x f_padrao x f_saliencia / fator extra. Os valores padrao seguem as tabelas publicadas da industria de papelao ondulado: umidade 65% UR igual a 1,00 (35% igual a 1,20; 85% igual a 0,75; 95% igual a 0,70; saturado igual a 0,50); fluencia de cerca de 1 mes igual a 0,72 (menos de 1 semana igual a 0,95; 3 meses ou mais igual a 0,68); padrao em coluna igual a 1,00 e cruzado ou travado igual a 0,70; saliencia nenhuma igual a 1,00 (leve igual a 0,90; significativa igual a 0,70); e um fator de seguranca extra padrao de 1,5. O maximo de caixas na pilha vem do fato de que a caixa de baixo carrega tudo o que esta acima dela: maximo de caixas = piso(carga segura / peso da caixa) + 1. No modo inverso, o BCT necessario e a carga alvo vezes o fator extra dividido pela deracao, o ECT necessario e esse BCT dividido por 5,87 x raiz(perimetro x espessura), e a ferramenta recomenda a menor grade de estoque igual ou acima desse ECT.
Cinco exemplos resolvidos de resistencia da caixa
Exemplo 1: caixa de parede simples, o exemplo padrao
Uma caixa de 20 x 15 in em papelao 32 ECT parede simples com onda C, espessura de 0,16 in, pesando 20 lb, guardada a 65% UR por cerca de 1 mes, empilhada em coluna, sem saliencia, com fator de seguranca extra de 1,5. O perimetro e 2 x (20 + 15), ou seja, 70 in, e o BCT de laboratorio pela formula de McKee fica em 629 lb (285 kgf). A deracao combinada de umidade, fluencia, padrao e saliencia deixa 72% desse valor, e depois do fator extra de 1,5 a carga segura de empilhamento cai para 302 lb (137 kgf). Com uma caixa de 20 lb, isso permite um maximo de 16 caixas na pilha. O ponto que impressiona e o fator de seguranca real: contra a carga que a pilha de fato aplica, ele e de apenas 1,01, quando quem olha so o BCT de laboratorio imagina 2,10. A licao e que, mesmo em condicoes amenas, a carga segura fica bem abaixo da metade do numero de laboratorio.
Exemplo 2: armazem umido com empilhamento travado
Uma caixa de 24 x 18 in em papelao 44 ECT parede dupla BC, espessura de 0,25 in, pesando 30 lb, guardada a 85% UR (fator 0,75) por 3 meses ou mais (fluencia 0,68), empilhada de forma cruzada ou travada (0,70), sem saliencia, com fator extra de 1,5. O BCT de laboratorio sobe para 1.184 lb (537 kgf), porque a grade e alta e a caixa e grande. Mas a deracao combinada despenca para 36%: umidade, tempo longo e cruzamento das camadas se somam. A carga segura de empilhamento fica em 282 lb (128 kgf), permitindo no maximo 10 caixas na pilha, com um fator de seguranca real de 1,04 contra os 4,38 que o BCT de laboratorio sugeria. A licao e dura: a umidade e o cruzamento juntos cortam quase dois tercos da resistencia, e aquela margem de quatro vezes do laboratorio vale, na pratica, cerca de uma vez.
Exemplo 3: exportacao com saliencia no palete
Uma caixa de 16 x 12 in em papelao 55 ECT com onda C, pesando 25 lb, guardada a 95% UR (fator 0,70) por 3 meses ou mais (fluencia 0,68), empilhada em coluna, mas com saliencia significativa para fora da borda do palete (0,70), fator extra de 1,5. O BCT de laboratorio e de 966 lb (438 kgf). A deracao combinada cai para 33%, e a carga segura de empilhamento fica em 215 lb (97 kgf), no maximo 9 caixas na pilha, com fator de seguranca real de 1,07 contra os 4,83 do laboratorio. A licao e clara: saliencia mais umidade de exportacao destroem a resistencia utilizavel, porque a quina que carrega a caixa fica sem apoio. Mantenha as caixas rentes a borda do palete.
Exemplo 4: caixa leve de parede simples
Uma caixa de 12 x 10 in em papelao 23 ECT com onda B, espessura de 0,10 in, pesando apenas 8 lb, guardada a 65% UR por cerca de 1 mes, empilhada em coluna, sem saliencia, fator extra de 1,5. O BCT de laboratorio e de 283 lb (128 kgf). A deracao combinada e de 72%, a mesma do exemplo padrao, porque as condicoes sao amenas, e a carga segura de empilhamento fica em 136 lb (62 kgf). Como a caixa pesa pouco, o maximo sobe para 17 caixas na pilha, com fator de seguranca real de 1,06 contra os 2,21 do laboratorio. A licao e que uma caixa leve empilha alto mesmo com papelao modesto, porque cada camada acrescenta pouco peso a caixa de baixo.
Exemplo 5: solucao inversa, da carga para a grade
Agora o problema ao contrario: voce precisa que a caixa de baixo carregue 400 lb com seguranca. A caixa e de 20 x 15 in, com onda C e espessura de 0,16 in, guardada a 65% UR por cerca de 1 mes, em coluna, sem saliencia, com fator extra de 1,5. Trabalhando de tras para frente, o BCT necessario e a carga alvo vezes o fator extra dividido pela deracao, o que da 833 lb; o ECT necessario e esse BCT dividido por 5,87 x raiz(perimetro x espessura), o que da 42,4 lb/in; e a menor grade de estoque igual ou acima disso e a de 44 ECT. A licao e que o caminho mais seguro nao e escolher o papelao no chute: parta da carga que precisa carregar e do ambiente, e deixe a conta apontar a grade a comprar.
Tres dicas de especialista para dimensionar a caixa
O BCT de laboratorio nao e a carga que voce pode empilhar
O numero de McKee e um pico de um ensaio feito em amostra condicionada, em laboratorio, sob carga rapida. O papelao ondulado real perde ate metade da resistencia perto da saturacao, enfraquece ao longo das semanas sob carga sustentada (a fluencia) e ainda perde mais com o cruzamento das camadas e com a saliencia. Por isso, nunca leve o BCT de laboratorio direto para o projeto da pilha. Derate para o seu ambiente de fato e leia a carga de trabalho segura, que e o numero que a cascata de deracao mostra la embaixo. Foi o que os exemplos deixaram claro: um BCT de 1.184 lb virou uma carga segura de 282 lb quando o armazem estava umido e a pilha era cruzada.
As quinas carregam a caixa, entao mantenha-as alinhadas e apoiadas
A maior parte da resistencia a compressao esta nas quatro quinas verticais da caixa. Empilhar em coluna mantem quina sobre quina, e a coluna de papelao trabalha inteira. Cruzar ou travar as camadas troca estabilidade por ate 30% de perda de resistencia, e deixar a caixa saliente sobre a borda do palete remove por completo o apoio da quina, o pior dos casos. Se a sua operacao precisa cruzar as camadas por estabilidade, compense com uma grade de papelao mais alta, e nunca deixe a caixa passar da borda do palete. A calculadora de caixas por palete ajuda a acertar o padrao de camada que mantem as caixas rentes e alinhadas.
Especifique por ECT, e nao por estouro (Mullen)
A industria migrou do ensaio de estouro Mullen para o ECT porque o ECT se correlaciona com a resistencia de empilhamento, e o Mullen nao. O Mullen mede a resistencia ao rasgo do papel, util contra perfuracao, mas diz pouco sobre quanto peso a pilha aguenta. Use o modo inverso desta ferramenta para transformar uma carga de empilhamento e um ambiente na grade de ECT a pedir ao fornecedor, e confirme com um ensaio de compressao de caixa em amostra condicionada, conforme a TAPPI T804 ou a ISO 12048, para qualquer coisa critica. Especificar por ECT ainda costuma sair mais leve e mais barato que a especificacao antiga por estouro.
A formula de McKee explicada
Robert McKee e seus colegas publicaram, em 1963, uma relacao que ficou famosa por ligar a resistencia da caixa a compressao a apenas tres coisas faceis de medir: a resistencia do papelao ao esmagamento de coluna (o ECT), a espessura do papelao e o perimetro da caixa. A forma simplificada, BCT = 5,87 x ECT x raiz(perimetro x espessura), e a que este mundo usa no dia a dia, porque so precisa de dados que qualquer ficha de papelao traz. A constante 5,87 nao caiu do ceu: ela e um ajuste empirico, em unidades imperiais, que absorve a rigidez de flexao tipica do papelao ondulado e a geometria de uma caixa RSC. Por isso a ferramenta calcula tudo em imperial e so depois converte para as suas unidades.
Vale entender o papel de cada termo. O ECT entra de forma quase linear: dobrar a grade quase dobra o BCT, e por isso a grade e a alavanca mais forte que voce tem. O perimetro e a espessura entram sob uma raiz quadrada, ou seja, tem influencia menor e com retorno decrescente: uma caixa maior aguenta mais, mas nao na mesma proporcao do tamanho, e uma onda mais espessa ajuda, so que menos do que o ECT. Isso explica por que uma caixa gigante de papelao fino cede, enquanto uma caixa media de grade alta segura bem: o termo que manda e o ECT. A formula completa de McKee, com a rigidez de flexao de quatro pontos, e mais precisa, mas exige um ensaio que poucos fazem; para o projeto do dia a dia, a forma simplificada acerta o suficiente, desde que voce lembre de que ela entrega o pico de laboratorio, e nao a carga de trabalho.
ECT contra Mullen e as grades de papelao
Por decadas, o papelao foi especificado pelo teste de estouro Mullen, que mede a pressao necessaria para romper a face do papel. O problema e que o Mullen mede resistencia ao rasgo e a perfuracao, e nao a compressao vertical, que e o que segura uma pilha. O ECT, ou resistencia a compressao de coluna, mede exatamente a forca que um pedaco do papelao aguenta em pe antes de esmagar, e e essa grandeza que entra na formula de McKee. Por isso a industria migrou do Mullen para o ECT quando o objetivo e empilhamento: o ECT prev a resistencia da caixa, o Mullen nao.
As grades de ECT mais comuns, em lb/in, formam uma escada conhecida: 23, 26, 29 e 32 para o papelao de parede simples mais leve; 44, 48, 51, 55, 61 e 71 para as grades altas, que costumam ser de parede dupla. Cada degrau dessa escada e uma opcao de estoque que o fornecedor mantem, e o modo inverso da ferramenta sempre recomenda o degrau seguinte acima do ECT necessario, para voce nunca ficar abaixo do que precisa. Como o ECT entra de forma quase linear na resistencia, subir uma grade e a forma mais direta de ganhar carga de empilhamento sem mexer no tamanho da caixa. Ao pedir papelao, especifique a grade de ECT em lb/in (ou o equivalente em kN/m), e nao um numero de estouro antigo, e confirme se a caixa e de parede simples ou dupla, porque as grades altas quase sempre pedem parede dupla.
Ondas e espessura do papelao
A onda e o miolo sanfonado entre as duas faces do papelao, e o seu tamanho define a espessura e boa parte do comportamento da caixa. As ondas mais comuns, da mais fina para a mais grossa, sao a E (cerca de 0,06 in), a B (cerca de 0,10 in), a C (cerca de 0,16 in) e a A (cerca de 0,19 in); a onda BC e uma parede dupla que combina duas ondas e chega a cerca de 0,25 a 0,28 in de espessura. Onda mais alta significa mais espessura, e como a espessura entra sob raiz na formula de McKee, ela ajuda na resistencia de empilhamento, alem de dar mais amortecimento. Ondas mais finas, como a E, rendem paredes lisas boas para impressao e para caixas de varejo, com menos volume ocupado.
Na ferramenta, o seletor de onda ja preenche a espessura tipica, mas voce pode digitar o valor exato da sua ficha de papelao, porque a espessura real varia com o fabricante e com o gramaje dos papeis. Um detalhe importante: as ondas precisam estar na vertical na parede da caixa para que o papelao trabalhe a compressao como a formula supoe; papelao deitado ou amassado perde quase toda a resistencia de coluna. Para as grades altas de ECT, a parede dupla BC costuma ser o caminho, porque uma parede simples fina nao alcanca esses valores sem ficar rigida demais para vincar e montar. Escolher a onda certa e equilibrar resistencia, espessura, custo e a qualidade de impressao que a sua embalagem precisa.
Os fatores de deracao, um a um
A carga segura de empilhamento sai do BCT de laboratorio depois de passar por quatro fatores de deracao e um fator de seguranca extra, e vale entender cada um deles, porque juntos costumam cortar mais da metade do numero de laboratorio. A ferramenta desenha essa sequencia como uma cascata: o BCT de laboratorio no topo, e cada fator derrubando a barra um pouco mais, ate a carga segura la embaixo. O fator de umidade cuida do teor de agua do papel; o de fluencia, do tempo sob carga; o de padrao, do modo de empilhar; e o de saliencia, da relacao da caixa com a borda do palete. O fator de seguranca extra, por fim, e a margem que voce reserva contra o que a conta nao ve.
Multiplicar os fatores, e nao soma-los, e o que importa: um armazem umido (0,75) com estocagem longa (0,68) e empilhamento cruzado (0,70) da uma deracao combinada de cerca de 0,36, ou seja, sobra 36% do BCT de laboratorio, e foi exatamente o que aconteceu no exemplo 2. Por isso duas ou tres condicoes ruins ao mesmo tempo sao muito piores do que qualquer uma sozinha. A boa noticia e que o inverso tambem vale: um ambiente controlado, seco, com giro rapido e pilha em coluna, preserva quase todo o BCT. Os valores padrao da ferramenta seguem as curvas publicadas da industria de papelao ondulado, mas voce pode ajusta-los ao seu caso quando tiver dados proprios.
Umidade e fluencia, os dois grandes ladroes
A umidade e o inimigo numero um do papelao. O papel e higroscopico, ou seja, absorve agua do ar, e um papelao que ganha umidade perde rigidez e resistencia. As curvas da industria mostram que, saindo de um ambiente seco de 35% UR para um umido de 85% UR, a caixa perde cerca de um quarto da resistencia, e perto da saturacao a perda chega a metade ou mais. Por isso o fator de umidade vai de 1,20 no ar seco ate 0,50 no papelao saturado ou em camara fria. Camaras frias, docas abertas, climas tropicais e transporte maritimo sao os cenarios que mais castigam, e sao justamente onde muita gente confia no BCT de laboratorio e leva prejuizo com pilhas que cedem.
A fluencia e o ladrao mais silencioso, porque age com o tempo. Uma caixa que aguenta um peso por alguns minutos no laboratorio pode ceder sob o mesmo peso depois de semanas, porque o papelao escoa lentamente sob carga constante, um fenomeno chamado fluencia. As tabelas da industria colocam a resistencia de longo prazo em cerca de 0,72 para uma estocagem de cerca de um mes e em cerca de 0,68 para tres meses ou mais, contra 0,95 para menos de uma semana. Quando a umidade e a fluencia se juntam, o efeito e ainda pior, porque o papelao umido escoa mais rapido. A regra pratica e simples: se a sua caixa vai passar semanas empilhada num ambiente umido, projete para a resistencia de longo prazo naquele ambiente, e nao para o pico do laboratorio.
Coluna contra cruzado e a saliencia
O padrao de empilhamento decide se as quinas trabalham juntas ou nao. No empilhamento em coluna, cada caixa fica exatamente sobre a de baixo, quina sobre quina, e a coluna de papelao trabalha inteira; por isso o fator de coluna e 1,00, o melhor possivel. No empilhamento cruzado ou travado, as camadas giram para amarrar a pilha como uma parede de tijolos, o que ganha estabilidade contra tombamento, mas desalinha as quinas e faz a caixa de baixo perder ate 30% da resistencia; por isso o fator e 0,70. Muita operacao cruza as camadas para a pilha nao tombar no transporte, o que e legitimo, mas o preco em resistencia precisa entrar na conta, e a forma de pagar esse preco e subir a grade de ECT.
A saliencia e o caso mais grave, porque ataca diretamente a quina. Quando a caixa passa da borda do palete e fica com a base no ar, a quina que carregaria o peso perde o apoio, e a caixa pode perder ate um terco da resistencia de compressao, alem de enroscar no rack e sofrer avaria. Por isso o fator de saliencia vai de 1,00 quando a caixa esta rente a borda ate 0,70 quando a saliencia e significativa. O ideal e sempre a caixa rente ou levemente para dentro da borda do palete, e e aqui que a paletizacao e a resistencia da caixa se encontram: a mesma escolha de caixa que aproveita bem o estrado tambem preserva as quinas. Depois de acertar o padrao de camada na calculadora de caixas por palete, volte aqui para confirmar que a caixa de baixo aguenta a pilha inteira.
BCT de laboratorio, carga segura e maximo de caixas
Tres numeros descrevem a resistencia de uma caixa, e confundi-los e a origem da maioria dos erros de empilhamento. O primeiro e o BCT de laboratorio, o pico da formula de McKee, medido em amostra condicionada sob carga rapida. Ele serve para comparar caixas e para especificar papelao, mas nao e a carga que voce pode empilhar no deposito. O segundo e a carga segura de empilhamento, que e o BCT de laboratorio depois de deratado para umidade, fluencia, padrao e saliencia, e dividido pelo fator de seguranca extra. Esse e o numero de trabalho, o peso que a caixa de baixo pode carregar em seguranca nas suas condicoes reais.
O terceiro numero e o maximo de caixas na pilha, que traduz a carga segura em uma quantidade pratica. Como a caixa de baixo carrega todas as caixas acima dela, mas nao a si mesma, o maximo de caixas e a carga segura dividida pelo peso de uma caixa, arredondada para baixo, mais um pela propria caixa de baixo. E por isso que uma caixa leve empilha mais alto: no exemplo 4, uma caixa de 8 lb chegou a 17 na pilha, enquanto a caixa pesada de 30 lb do exemplo 2 parou em 10, mesmo tendo um BCT de laboratorio quase quatro vezes maior. O fator de seguranca real fecha o quadro: ele compara a carga segura com o peso que a pilha de fato aplica, e revela quando uma margem que parece confortavel no laboratorio, como 2,10 ou 4,38, na verdade e de cerca de 1,00 depois da deracao. Sempre projete olhando a carga segura e o fator de seguranca real, nunca o BCT de laboratorio sozinho.
O modo inverso: da carga para a grade
A pergunta mais util na pratica muitas vezes nao e quanto a minha caixa aguenta, e sim que papelao eu preciso comprar para aguentar a minha pilha. O modo inverso da ferramenta responde exatamente isso. Voce troca o modo no seletor, informa a carga que a caixa de baixo precisa suportar com seguranca, as medidas e a onda da caixa e o ambiente de empilhamento, e a ferramenta trabalha de tras para frente. Primeiro ela calcula o BCT de laboratorio necessario, que e a carga alvo vezes o fator de seguranca extra dividido pela deracao combinada, porque o BCT precisa ser grande o bastante para que, depois de perder tudo o que o ambiente tira, ainda sobre a carga que voce quer.
Em seguida, ela isola o ECT na formula de McKee: o ECT necessario e o BCT necessario dividido por 5,87 x raiz(perimetro x espessura). Por fim, ela olha a escada de grades de estoque e recomenda o degrau seguinte igual ou acima desse ECT, para voce nunca especificar abaixo do necessario. No exemplo 5, uma caixa de 20 x 15 in que precisa carregar 400 lb num ambiente ameno pediu um BCT de 833 lb, um ECT de 42,4 lb/in e a grade de 44 ECT. Esse fluxo evita os dois erros classicos: especificar papelao demais, o que gasta dinheiro em cada caixa, e especificar de menos, o que amassa a carga no deposito. Comece pela carga e pelo ambiente, e deixe a conta apontar a grade.
Normas e ensaios de referencia
Vale conhecer as normas que estao por tras dos numeros, porque e nelas que uma compra ou um contrato se apoia. Para a resistencia da caixa a compressao, o BCT, as referencias sao a TAPPI T804 e a ISO 12048, que descrevem como comprimir uma caixa inteira ate a falha em condicoes controladas. Para a resistencia de coluna do papelao, o ECT, valem a TAPPI T811 e a ISO 3037. No Brasil, a ABNT NBR 6737 trata do ensaio de compressao de coluna do papelao (o ECT, tambem chamado de resistencia a compressao de coluna) e a ABNT NBR 6739 trata do ensaio de compressao da caixa (o BCT); no Mexico, as referencias equivalentes sao as normas NMX-N-007 e NMX-N-109.
Dois pontos de validade fecham o uso responsavel da ferramenta. Primeiro, a formula simplificada de McKee supoe uma caixa RSC comum, com as ondas na vertical e uma carga mais ou menos distribuida sobre a tampa; caixas com aberturas, recortes, formatos incomuns ou carga concentrada saem da hipotese e pedem ensaio. Segundo, todo ensaio de referencia e feito em amostra condicionada, normalmente a 23 graus Celsius e 50% UR, porque a umidade muda tudo; um BCT so tem sentido junto da condicao em que foi medido. Use esta calculadora para projetar, comparar e estimar, e confirme com um ensaio de caixa condicionada conforme a NBR 6739, a TAPPI T804 ou a ISO 12048 sempre que a decisao for critica.
Calculadoras de engenharia de embalagens relacionadas
A calculadora de Caixas por Palete ja esta no ar e conversa direto com esta pagina: la voce acerta quantas caixas cabem no palete, aqui voce confirma se a caixa de baixo aguenta a pilha. As demais ferramentas deste silo ainda estao em construcao. Volte ao hub de Engenharia de Embalagens para acompanhar os lancamentos, ou explore o hub de Cadeia de Suprimentos, ja no ar.
Perguntas frequentes sobre resistencia da caixa de papelao
O que esta calculadora de resistencia da caixa de papelao faz?
Ela estima quanto peso a caixa de papelao aguenta e quantas caixas voce pode empilhar em seguranca. Primeiro calcula a resistencia da caixa a compressao (o BCT) pela formula de McKee, a partir da grade do papelao (o ECT), da onda, da espessura e das duas medidas da base da caixa. Depois derata esse BCT de laboratorio para as suas condicoes reais de umidade, tempo de estocagem, padrao de empilhamento e saliencia, e devolve a carga segura de empilhamento e o maximo de caixas na pilha. No exemplo padrao, uma caixa de 20 x 15 in em papelao 32 ECT C de 20 lb da um BCT de 629 lb (285 kgf), uma deracao de 72%, uma carga segura de 302 lb (137 kgf) e 16 caixas na pilha. Tudo acontece no seu navegador, sem cadastro.
Qual e a formula de McKee?
A forma simplificada e BCT = 5,87 x ECT x raiz(perimetro x espessura), com o ECT em lb/in, a espessura e o perimetro em polegadas e o BCT em libras. O perimetro e 2 x (comprimento + largura) da base da caixa. A constante 5,87 e um ajuste em unidades imperiais que ja embute a rigidez de flexao do papelao. Existe tambem a formula completa de McKee, BCT = 2,028 x ECT elevado a 0,746 x rigidez de flexao elevada a 0,254 x perimetro elevado a 0,492, mas ela exige a rigidez de flexao de quatro pontos, um dado que quase ninguem tem, e por isso a ferramenta usa a forma simplificada. Ambas entregam o pico de laboratorio, que ainda precisa ser deratado para o uso real.
O que e o BCT e o que e o ECT?
O BCT (box compression test) e a resistencia da caixa inteira a compressao, ou seja, quanto peso a caixa aguenta em pe antes de esmagar; e o que a formula de McKee estima. O ECT (edge crush test) e a resistencia a compressao de coluna de um pedaco do papelao em pe, medido em lb/in, kN/m ou kgf/cm; e a propriedade do papelao que entra na formula. Em resumo, o ECT descreve o material e o BCT descreve a caixa pronta. A industria migrou do antigo teste de estouro Mullen para o ECT porque o ECT se correlaciona com a resistencia de empilhamento e o Mullen nao. No Brasil, o ECT segue a NBR 6737 e o BCT segue a NBR 6739.
Por que a carga segura e tao menor que o BCT de laboratorio?
Porque o BCT de laboratorio e um pico medido em amostra condicionada sob carga rapida, e a caixa real perde resistencia por varios caminhos ao mesmo tempo. A umidade reduz a rigidez do papel, o tempo sob carga faz o papelao escoar (a fluencia), o empilhamento cruzado desalinha as quinas e a saliencia tira o apoio delas. A ferramenta multiplica esses fatores e ainda divide por um fator de seguranca extra. No exemplo 2, um BCT de 1.184 lb virou uma carga segura de 282 lb num armazem umido com pilha cruzada, uma deracao combinada de apenas 36%. Por isso sempre se deve projetar pela carga segura, e nao pelo numero de laboratorio.
Como calculo quantas caixas posso empilhar?
O maximo de caixas na pilha e a carga segura de empilhamento dividida pelo peso de uma caixa, arredondada para baixo, mais um pela propria caixa de baixo, porque ela carrega todas as caixas acima, mas nao a si mesma. Em ASCII simples, maximo de caixas = piso(carga segura / peso da caixa) + 1. No exemplo padrao, uma carga segura de 302 lb com caixas de 20 lb da 16 caixas na pilha. Uma caixa leve empilha mais alto: no exemplo 4, uma caixa de 8 lb chegou a 17 na pilha, mesmo com um BCT bem menor, porque cada camada acrescenta pouco peso a caixa de baixo.
Quanto a umidade reduz a resistencia da caixa?
Bastante. O papel e higroscopico e absorve agua do ar, e um papelao mais umido perde rigidez e resistencia. As curvas da industria de papelao ondulado colocam o fator de umidade em 1,20 no ar seco de 35% UR, 1,00 em torno de 50 a 65% UR, 0,75 a 85% UR, 0,70 a 95% UR e 0,50 no papelao saturado ou em camara fria. Ou seja, perto da saturacao a caixa perde cerca de metade da resistencia. Camaras frias, docas abertas, climas tropicais e transporte maritimo sao os cenarios que mais castigam, e sao onde confiar no BCT de laboratorio mais causa prejuizo com pilhas que cedem.
O que e fluencia e por que ela importa?
Fluencia e o escoamento lento do papelao sob carga constante ao longo do tempo. Uma caixa que aguenta um peso por alguns minutos no laboratorio pode ceder sob o mesmo peso depois de semanas, porque o material vai deformando devagar. As tabelas da industria colocam o fator de fluencia em cerca de 0,95 para menos de uma semana, 0,72 para cerca de um mes e 0,68 para tres meses ou mais. A umidade acelera a fluencia, entao os dois efeitos juntos sao piores que a soma deles. Se a sua caixa vai passar semanas empilhada num ambiente umido, projete para a resistencia de longo prazo naquele ambiente, e nao para o pico do laboratorio.
Empilhar em coluna ou cruzado, qual e melhor?
Para resistencia, a coluna sempre ganha. No empilhamento em coluna, cada caixa fica sobre a de baixo, quina sobre quina, e a coluna de papelao trabalha inteira; o fator e 1,00. No empilhamento cruzado ou travado, as camadas giram para amarrar a pilha como tijolos, o que da estabilidade contra tombamento, mas desalinha as quinas e faz a caixa de baixo perder ate 30% da resistencia; o fator e 0,70. Muitas operacoes cruzam as camadas por estabilidade no transporte, o que e legitimo, mas o preco em resistencia precisa entrar na conta, e a forma de pagar esse preco e subir a grade de ECT do papelao.
O que a saliencia no palete faz com a caixa?
A saliencia acontece quando a caixa passa da borda do palete e fica com a base no ar. Como a caixa tira quase toda a resistencia a compressao das quatro quinas verticais, uma quina sem apoio pode fazer a caixa perder ate um terco da resistencia, alem de enroscar no rack, rasgar o filme stretch e sofrer avaria. Por isso o fator de saliencia vai de 1,00 quando a caixa esta rente a borda ate 0,70 quando a saliencia e significativa. O ideal e sempre a caixa rente ou levemente para dentro da borda do palete. A calculadora de caixas por palete ajuda a escolher uma caixa que aproveite bem o estrado e ao mesmo tempo mantenha as quinas apoiadas.
Qual e a diferenca entre parede simples e parede dupla?
A parede simples tem uma unica onda entre duas faces de papel, e cobre as grades mais leves de ECT, como 23, 26, 29 e 32. A parede dupla tem duas ondas separadas por uma face intermediaria, o que aumenta muito a espessura e a resistencia, e e o caminho para as grades altas, como 44, 48, 55, 61 e 71 ECT. A onda BC, por exemplo, combina uma onda B e uma onda C e chega a cerca de 0,25 a 0,28 in de espessura. Como a espessura entra sob raiz na formula de McKee e o ECT entra de forma quase linear, a parede dupla ajuda pelos dois lados: mais espessura e uma grade de ECT que a parede simples nao alcanca.
Devo especificar por ECT ou por estouro Mullen?
Por ECT, quando o objetivo e empilhamento. O teste de estouro Mullen mede a resistencia ao rasgo e a perfuracao da face do papel, util contra furos, mas diz pouco sobre quanto peso a pilha aguenta. O ECT mede a resistencia a compressao de coluna, que e o que segura uma pilha, e por isso se correlaciona com a resistencia da caixa e entra na formula de McKee. A industria migrou do Mullen para o ECT justamente por isso, e a especificacao por ECT ainda costuma sair mais leve e mais barata. Use o modo inverso da ferramenta para transformar a carga e o ambiente na grade de ECT a pedir, e confirme com um ensaio de caixa condicionada.
Como funciona o modo inverso?
Em vez de partir do papelao, voce informa a carga que a caixa de baixo precisa suportar com seguranca, as medidas e a onda da caixa e o ambiente, e a ferramenta trabalha de tras para frente. O BCT necessario e a carga alvo vezes o fator de seguranca extra dividido pela deracao combinada; o ECT necessario e esse BCT dividido por 5,87 x raiz(perimetro x espessura); e a ferramenta recomenda a menor grade de estoque igual ou acima desse ECT. No exemplo 5, uma caixa de 20 x 15 in que precisa carregar 400 lb num ambiente ameno pediu um BCT de 833 lb, um ECT de 42,4 lb/in e a grade de 44 ECT. Esse fluxo evita tanto especificar papelao demais quanto de menos.
O que e o fator de seguranca real e por que ele importa?
O fator de seguranca real compara a carga segura de empilhamento com o peso que a pilha de fato coloca sobre a caixa de baixo. Ele revela quando uma margem que parece confortavel no laboratorio, na verdade, e apertada depois da deracao. No exemplo padrao, olhar so o BCT de laboratorio sugeria uma margem de 2,10, mas o fator de seguranca real, contra a carga que a pilha aplica, era de apenas 1,01. No exemplo 2, os 4,38 aparentes viraram 1,04 reais. Por isso o fator de seguranca real e o numero honesto: ele mostra a folga que voce tem de verdade, e nao a que o pico de laboratorio faz parecer.
Que normas embasam esses calculos?
Para a resistencia da caixa a compressao (o BCT), as referencias sao a TAPPI T804 e a ISO 12048; no Brasil, a ABNT NBR 6739. Para a resistencia de coluna do papelao (o ECT), valem a TAPPI T811 e a ISO 3037; no Brasil, a ABNT NBR 6737. No Mexico, as referencias equivalentes sao as normas NMX-N-007 e NMX-N-109. Vale lembrar que todo ensaio e feito em amostra condicionada, normalmente a 23 graus Celsius e 50% UR, porque a umidade muda tudo, e que a formula simplificada de McKee supoe uma caixa RSC comum, com as ondas na vertical e carga distribuida. Para decisoes criticas, confirme sempre com um ensaio de caixa condicionada.
Esta calculadora e gratuita e guarda meus dados?
Sim, a ferramenta e gratuita e sem cadastro, e todo o calculo acontece no seu navegador. Os numeros que voce digita nunca sao enviados a um servidor, armazenados ou compartilhados. Voce ainda pode baixar um PDF limpo, exportar um CSV ou compartilhar o resultado. Esta calculadora serve para estudo, projeto e verificacao de primeira aproximacao; confirme qualquer numero que embase uma compra de papelao, uma especificacao de embalagem ou um contrato com as folhas de dados do fornecedor, com as normas aplicaveis e com um ensaio de caixa condicionada antes de decidir. A resistencia real depende ainda do estado do papelao, da qualidade da montagem, das aberturas da caixa e das condicoes exatas do seu deposito.
Fontes, aviso legal e transparencia editorial
As formulas usadas aqui seguem as relacoes classicas da engenharia de embalagem de papelao ondulado: a resistencia da caixa a compressao pela forma simplificada de McKee, BCT = 5,87 x ECT x raiz(perimetro x espessura), com o perimetro igual a 2 x (comprimento + largura); a carga segura de empilhamento como o BCT deratado por umidade, fluencia, padrao de empilhamento e saliencia e dividido por um fator de seguranca extra; e o maximo de caixas na pilha como a carga segura sobre o peso da caixa, arredondada para baixo, mais a caixa de baixo. Os fatores de deracao seguem as curvas publicadas da industria de papelao ondulado para umidade e fluencia e as praticas correntes para padrao e saliencia. As normas de referencia sao a TAPPI T804 e a ISO 12048 para o BCT, a TAPPI T811 e a ISO 3037 para o ECT, e no Brasil a ABNT NBR 6737 (ECT) e a NBR 6739 (BCT). Esta calculadora e este guia sao criados e revisados pela equipe da OpsCalculators; veja a nossa Politica Editorial para saber como cada ferramenta e pesquisada, construida e testada.
Os resultados sao estimativas precisas para projeto e educacao, nao um substituto de um ensaio de caixa condicionada nem do projeto de um engenheiro de embalagem. A resistencia real da caixa depende ainda do estado e do gramaje dos papeis, da qualidade da montagem e da colagem, das aberturas e recortes da caixa, da distribuicao da carga sobre a tampa e das condicoes exatas de umidade e tempo do seu deposito. Valide os valores com as folhas de dados do fornecedor de papelao, com as normas aplicaveis (NBR 6737, NBR 6739, TAPPI T804, ISO 12048) e com um ensaio de compressao em amostra condicionada antes de uma compra ou de uma especificacao. Veja o nosso Aviso Legal completo. OpsCalculators.com e operado por MAFHH INTERNATIONAL LTD. Os seus dados sao processados no seu navegador e nunca sao armazenados; veja a nossa Politica de Privacidade.