Protección y ensayos5 min de lectura
Espumas técnicas para cajas y maletas: polietileno, poliuretano y ESD
La espuma es la parte de una caja que de verdad toca el equipo, y casi siempre se elige por costumbre: «la gris de siempre». Pero dos espumas con el mismo aspecto pueden proteger muy distinto según su densidad, su estructura de celda y la carga que soportan. Y si dentro viaja electrónica, también importa cómo se comporta frente a la electricidad estática.
Qué tiene que hacer la espuma
En una caja de transporte la espuma cumple tres funciones a la vez: sujetar el equipo para que no se mueva, amortiguar los golpes y, si hace falta, proteger frente a la humedad, la abrasión o las descargas electrostáticas. Como vimos al hablar de los registradores de impactos, un embalaje no elimina la energía de una caída: alarga el tiempo de frenado para que el pico de aceleración que llega al equipo sea menor. La espuma es la pieza que hace ese trabajo, y lo hace bien solo si está dimensionada para el peso y la superficie de apoyo del equipo.
Polietileno y poliuretano: celda cerrada frente a celda abierta
Las dos familias más usadas se diferencian sobre todo por su estructura interna:
- Polietileno (PE), de celda cerrada: el aire queda atrapado en burbujas independientes. Absorbe muy poca agua, resiste bien muchos productos químicos y no suelta partículas con facilidad. Es más firme y aguanta mejor cargas concentradas. Existe en versión sin reticular, más económica, y reticulada (las cadenas del polímero están unidas entre sí), de celda más fina, superficie más lisa y mejor recuperación.
- Poliuretano (PU), normalmente de celda abierta: el aire circula entre las celdas y sale al comprimir la espuma. Es más blando y se adapta mejor a formas delicadas o equipos ligeros, pero absorbe humedad y tiene menos resistencia a la compresión. Los poliuretanos de base poliéster son más sensibles a la hidrólisis (degradación por calor y humedad) que los de base poliéter, algo que conviene tener en cuenta si la caja va a pasar años almacenada.
En la práctica es frecuente combinarlas: polietileno para la base y los calzos que soportan el peso, y una capa fina de poliuretano o una espuma reticulada de acabado en las zonas que tocan superficies delicadas.
La curva de amortiguación y la tensión estática
La herramienta para dimensionar una espuma es su curva de amortiguación: el pico de aceleración que recibe una masa al caer desde una altura dada sobre un espesor de espuma, en función de la tensión estática, que es el peso del equipo dividido por la superficie de espuma sobre la que apoya (σ = m·g/A). Por ejemplo, un equipo de 12 kg apoyado sobre 400 cm² de espuma carga unos 2,9 kPa.
La curva tiene forma de U. Con poca carga, la espuma apenas se comprime y se comporta como un suelo duro; con demasiada, se aplasta hasta el fondo y deja de amortiguar. Entre ambos extremos hay una zona óptima donde el pico es mínimo. Diseñar bien consiste en elegir la superficie de apoyo para caer en esa zona, y el espesor para que el pico quede por debajo de la fragilidad del equipo. Más espesor baja la curva; cambiar de densidad la desplaza.
Estas curvas se obtienen con ensayos de caída como el de la ASTM D1596 (edición vigente D1596-14, reafirmada en 2023), que caracteriza el material por sí solo. La propia norma advierte de que el comportamiento dentro de un embalaje real puede ser distinto, así que para equipos valiosos conviene validar con un ensayo del conjunto.
Fluencia y golpes repetidos
Una espuma cargada durante meses se va hundiendo poco a poco: es la fluencia (en inglés, creep). Si la tensión estática es alta, la espuma pierde espesor útil y amortigua menos justo cuando más falta hace. Por eso conviene no apurar la carga hasta el límite de la curva y pedir al fabricante datos de fluencia a largo plazo, sobre todo en cajas que pasan mucho tiempo almacenadas con el equipo dentro.
Tampoco todas recuperan igual tras varios golpes: las más baratas pueden quedar marcadas después del primer impacto fuerte.
Espumas ESD para electrónica
Cuando la caja lleva tarjetas o equipos electrónicos sin envolver, la espuma debe ser compatible con la protección frente a descargas electrostáticas (ESD, por sus siglas en inglés). Las normas de embalaje, como la IEC 61340-5-3 y la ANSI/ESD S541, clasifican los materiales por su resistencia superficial:
| Clase | Resistencia superficial | Uso típico |
|---|---|---|
| Conductora | < 10⁴ Ω | Espumas negras cargadas de carbono, para pinchar componentes y unir sus patillas |
| Disipativa | 10⁴ a 10¹¹ Ω | Contacto directo con tarjetas y equipos; descarga lenta y controlada |
| Aislante | ≥ 10¹¹ Ω | Espumas normales; no aptas en contacto directo con electrónica sensible |
Las ediciones antiguas expresaban estos límites en ohmios por cuadro y con valores algo distintos, así que conviene revisar con qué norma está declarada cada hoja de datos. Hay que saber también que algunas espumas «antiestáticas» de color rosa deben su comportamiento a un aditivo que puede perder eficacia con el tiempo y depende de la humedad ambiente; si la protección es crítica, se mide antes de cada uso. Y la espuma ESD solo sirve si la caja y el procedimiento de manipulación están pensados igual: ver también blindaje electromagnético.
Cómo se corta y se mecaniza
La forma en que se fabrica el interior influye tanto como el material:
- Corte por cuchilla oscilante o por chorro de agua, a partir del modelo 3D del equipo: contornos precisos, sin calor y sin bordes fundidos.
- Fresado, para cavidades con varias profundidades o fondos con forma.
- Laminado por capas: varias planchas cortadas y pegadas que permiten alojamientos escalonados sin mecanizar en profundidad.
- Troquelado, rentable cuando se fabrica una serie de cajas iguales.
Unos detalles marcan la diferencia en el uso diario: rebajes para los dedos que permitan sacar el equipo sin forzarlo, holguras de uno o dos milímetros según la tolerancia del equipo, la superficie de apoyo calculada para la tensión estática prevista y, si la caja va a viajar mucho, una tapa con espuma que presione ligeramente el equipo para que no baile. Todo ello se define junto con la propia caja de transporte y, si el equipo es muy frágil, se combina con una suspensión elástica en lugar de confiar todo a la espuma.