Novasinergia 2026, 9(2), 38-54. https://doi.org/10.37135/ns.01.18.03 http://novasinergia.unach.edu.ec
Artículo de Investigación
Diseño de embalajes sostenibles: evaluación experimental del kenaf como
material biobasado para protección contra impactos
Design of sustainable packaging: Experimental evaluation of kenaf as a biobased material for
impact protection
Francisco J. Sánchez López1, Vicente A. Cloquell Ballester2
1Laboratorio de Embalaje y Transporte de Mercancías, Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, Embalaje y Afines,
Valencia, España, 46980;
2Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeroespacial y Diseño Industrial, Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, España,
46022;
cloquell@upv.es
*Correspondencia: fsanchez@aidimme.es
Citación: Sánchez, F. & Cloquell,
V., (2026). Diseño de embalajes
sostenibles: evaluación
experimental del kenaf como
material biobasado para protección
contra impactos. Novasinergia. 9(2).
38-54.
https://doi.org/10.37135/ns.01.18.03
Recibido: 17 septiembre 2025
Aceptado: 25 noviembre 2025
Publicado: 08 julio 2026
Novasinergia
ISSN: 2631-2654
Resumen: El presente trabajo evalúa el comportamiento amortiguador del material
lignocelulósico Kenaf como alternativa sostenible en sistemas de embalaje de protección
frente a impactos. Se ensayaron ocho configuraciones experimentales, combinando dos
densidades (P30 y P60), dos espesores (20 mm y 40 mm) y dos condiciones de
acondicionamiento ambiental (23 °C/50% de humedad relativa HR y 20 °C/90% HR),
sometidas a impactos verticales desde una altura de 229 mm. Se registró la aceleración
máxima transmitida (G) durante el primer impacto (tres repeticiones), y para los
impactos del segundo al quinto se calcularon los valores medios. El análisis estadístico
incluyó un análisis de varianza multifactorial (ANOVA), modelos de regresión lineal
entre la carga estática y la aceleración transmitida, y la clasificación de la aptitud de cada
configuración en función del tipo y peso del producto a embalar. Asimismo, se evaluó la
degradación funcional del material mediante un análisis de fatiga basado en impactos
repetidos. Los resultados mostraron que el espesor fue el único factor con influencia
estadísticamente significativa en la capacidad amortiguadora. Las configuraciones de 40
mm de espesor y densidad P60 fueron las más eficaces para proteger productos frágiles
o moderadamente frágiles. En cambio, la mayoría de las configuraciones con 20 mm
presentaron aceleraciones superiores a 85 G y una degradación funcional significativa,
lo que limita su reutilización. Este estudio aporta criterios técnicos para el diseño de
embalajes sostenibles y propone una metodología replicable para la evaluación funcional
de otros materiales sostenibles.
Palabras clave: Embalaje sostenible, Fragilidad del producto, Impactos, Kenaf,
Materiales biobasados.
Copyright: 2026 derechos otorgados por
los autores a Novasinergia.
Este es un artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de una licencia de Creative
Commons Attribution (CC BY NC).
(http://creativecommons.org/licenses/by
-nc/4.0/).
Abstract:
This study evaluates the cushioning performance of lignocellulosic Kenaf as a
sustainable alternative in protective packaging systems. Eight experimental configurations were
tested, combining two densities (P30 and P60), two thicknesses (20 mm and 40 mm), and two
environmental conditions (23 °C/50% RH and 20 °C/90% RH), subjected to vertical drop impacts
from a height of 229 mm. The maximum transmitted acceleration (G) was recorded during the
first impact (three repetitions), while single values were collected and averaged for the second to
fifth impacts. The statistical analysis included a multifactorial ANOVA, linear regression models
relating static load to transmitted acceleration, and classification of each configuration's
suitability based on the type and weight of the product to be packaged. Functional degradation
was also evaluated through fatigue testing under repeated impacts. Results indicated that
thickness was the only factor with a statistically significant effect on cushioning performance.
Configurations with 40 mm thickness and P60 density were the most effective for protecting
fragile or moderately fragile products. Most configurations with a 20 mm thickness exhibited
acceleration levels exceeding 85 G and significant functional degradation, limiting their reuse
potential. This study provides technical criteria for the design of sustainable packaging systems
and introduces a replicable methodology for the functional evaluation of natural-based cushioning
materials
.
Keywords: Sustainable packaging, Fragility of the product, Impacts, Kenaf, Biobased materials.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 39
1. Introducción
El crecimiento de la actividad logística, el comercio electrónico y las crecientes
exigencias de protección durante el transporte de productos han incrementado la demanda
de sistemas de embalaje con propiedades amortiguadoras eficaces. Tradicionalmente, esta
función ha sido cubierta por materiales derivados del petróleo, como el poliestireno
expandido (EPS) y el polietileno expandido (PE) que ofrecen un buen rendimiento
mecánico, pero generan un elevado impacto ambiental debido a su baja biodegradabilidad
y a las dificultades asociadas a su reciclaje. El EPS, por ejemplo, no se biodegrada y su
reciclaje resulta costoso, contribuyendo a la formación de microplásticos persistentes [1].
En este contexto, la investigación sobre materiales sostenibles con alto rendimiento en
amortiguamiento dinámico y recuperación elástica ha cobrado relevancia. Por ejemplo, Liu
et al. [2] desarrollaron un aerogel de nanofibras de celulosa y MXene (material basado en
carburos y nitruros bidimensionales) con una aceleración máxima significativamente menor
que el EPS y el PE. Asimismo, Romero et al. [3] demostraron que la huella de carbono del
embalaje reutilizable depende principalmente del material empleado, la tasa de retorno y el
diseño de la cadena de suministro.
Diversos compósitos naturales han mostrado propiedades de absorción de energía
comparables a las de materiales sintéticos convencionales. Se han reportado resultados
positivos en espumas de poliuretano biobasado reforzadas [4] y en espumas de látex natural
con fibras vegetales [5]. Otros estudios recientes confirman que los compósitos reforzados
con fibras naturales presentan propiedades de amortiguamiento destacables frente a
impactos [6]. Sin embargo, existe aún escasa información sobre el desempeño del kenaf
prensado como material de protección en embalajes, lo que motiva el presente estudio.
Las fibras de kenaf presentan una pared celular multicapa (una primaria y tres secundarias)
que rodea un lumen central hueco, lo que confiere una elevada relación rigidez-peso y una
respuesta anisótropa frente a la compresión. Cada pared está compuesta por microfibrillas
de celulosa orientadas helicoidalmente, embebidas en una matriz de hemicelulosa y lignina,
similar en comportamiento a un compósito natural [7]. En conjunto, la microestructura del
kenaf, su alto contenido en celulosa y la presencia de un lumen interno explican su
capacidad amortiguadora y su potencial como material biobasado para embalaje de
protección.
El Kenaf (Hibiscus cannabinus) destaca por sus propiedades estructurales, bajo peso, bajo
coste y elevado potencial de biodegradabilidad. Estas características lo posicionan como un
candidato prometedor para aplicaciones en embalaje técnico, especialmente en forma de
paneles prensados. No obstante, los estudios previos se han centrado principalmente en sus
propiedades mecánicas y térmicas [8], o en su desempeño general en compósitos
poliméricos [9]. Existe literatura sobre respuesta dinámica y de vibración en compuestos
con kenaf (p.ej., laminados híbridos) [10], si bien se ha centrado más en aplicaciones
estructurales que en curvas de amortiguamiento específicas de materiales de embalaje.
Hasta donde se sabe, no se han publicado estudios científicos que evalúen específicamente
la capacidad de amortiguamiento de paneles de Kenaf en aplicaciones de embalaje, pese a
la disponibilidad de métodos estandarizados para obtener curvas de amortiguamiento de
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 40
materiales (ASTM D1596-14) [11]. Esta ausencia en la literatura justifica la relevancia del
presente trabajo, que pretende caracterizar y evaluar el potencial del Kenaf como material
amortiguador sostenible.
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el comportamiento amortiguador del Kenaf
mediante ensayos de impacto controlado. En particular, se busca identificar las
combinaciones de parámetros que permiten a este material actuar eficazmente como
elemento de protección, así como analizar la influencia de la carga estática, la humedad
ambiental y la acumulación de impactos en su rendimiento. Finalmente, se evalúa la
degradación funcional del material, con el propósito de valorar su idoneidad en aplicaciones
de embalaje sostenible.
2. Metodología
2.1. Visión general
El presente estudio se desarrolló siguiendo un diseño experimental estructurado en
seis fases: (1) Preparación de las muestras, (2) Diseño factorial 2k donde k=3, (3)
Equipamiento, (4) Ejecución del experimento, (5) Adquisición de datos y (6) Análisis y
resultados. Estas fases se detallan en los siguientes apartados, y el esquema general de este
proceso se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Esquema general de la metodología utilizada en el estudio.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 41
2.2. Preparación de muestras y diseño factorial
El material de ensayo, suministrado por un fabricante europeo, está formado por paneles
de fibra de Kenaf prensado en dos densidades nominales: 30 kg/m³ (P30) y 60 kg/m³ (P60).
Los paneles se fabricaron mediante prensado térmico de fibras de Kenaf sin aditivos
añadidos, lo que garantiza su carácter biobasado. Para cada una de las 2 densidades
nominales, se prepararon muestras de dos espesores: 20 mm y 40 mm. Las probetas se
cortaron a dimensiones de 200 × 200 mm, correspondientes a un área efectiva de impacto de
400 cm² (0,04 m²).
Las muestras fueron acondicionadas durante 24 h en cámaras climáticas siguiendo la
norma ISO 2233 [12], en dos ambientes controlados: 23 °C / 50 % HR y 20 °C / 90 % HR.
El estudio se desarrolló siguiendo un diseño experimental multifactorial completo 2k donde
k=3, considerando como factores la densidad (P30 y P60), el espesor (20 mm y 40 mm) y las
condiciones ambientales de acondicionamiento (23 °C / 50 % HR y 20 °C / 90 % HR). Este
diseño dio lugar a un total de ocho configuraciones experimentales, probadas de forma
independiente (Tabla 1).
Tabla 1. Configuraciones experimentales del diseño factorial 2k donde k=3.
Configuración Densidad Espesor Ambiente
1 P30 20 mm 23 °C / 50 % HR
2 P30 20 mm 20 °C / 90 % HR
3 P30 40 mm 23 °C / 50 % HR
4 P30 40 mm 20 °C / 90 % HR
5 P60 20 mm 23 °C / 50 % HR
6 P60 20 mm 20 °C / 90 % HR
7 P60 40 mm 23 °C / 50 % HR
8 P60 40 mm 20 °C / 90 % HR
2.3. Equipamiento y configuración de la máquina
Las pruebas se realizaron en una máquina de impacto vertical Lansmont modelo-23 [13],
equipada con un plato de caída instrumentado con un acelerómetro Kistler modelo
8704B500 [14] (rango de medida ±500 g, sensibilidad nominal 10 mV/g) y un sistema de
adquisición de datos SafeLoad Inndata.
La altura de caída se fijó en 229 mm, correspondiente al nivel de severidad III de la norma
ASTM D4169 [15], aplicable a productos de masa comprendida entre 0 y 9,1 kg. Este
parámetro se seleccionó para garantizar condiciones de ensayo representativas de
escenarios logísticos reales.
La Figura 2 muestra la máquina de ensayo utilizada, con un panel de Kenaf colocado en la
base de impacto.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 42
Figura 2. Vista general del experimento.
2.4. Ejecución del procedimiento experimental
La metodología adoptada se basó en normas internacionales de referencia (ASTM
D1596, ASTM D4169, ISO 2233), lo que asegura la reproducibilidad de los datos y su
comparabilidad con otros estudios. Este diseño metodológico permitió obtener curvas de
amortiguamiento consistentes y establecer de manera fiable la influencia de la densidad, el
espesor y la humedad ambiental sobre el comportamiento dinámico del Kenaf.
Cada muestra fue sometida a una serie de cinco impactos verticales desde una altura de 229
mm:
- Primer impacto: se realizaron tres repeticiones independientes por
configuración, con el fin de garantizar robustez estadística en el análisis de
varianza.
- Impactos 2° a 5°: se efectuó una repetición por impacto, destinados a evaluar la
pérdida de capacidad amortiguadora por fatiga.
En cada impacto se registró la aceleración máxima transmitida (G) mediante el sistema de
adquisición citado en el apartado 2.3. Los valores correspondientes a los impactos 2°a 5° se
promediaron y se utilizaron como indicador del comportamiento postimpacto de cada
configuración.
Las curvas completas de amortiguamiento y las tablas de resultados detallados para cada
configuración se incluyen en el Anexo Técnico.
2.5. Adquisición de datos: variables del estudio
Se analizaron tres variables principales.
- Comportamiento amortiguador: se consideró la aceleración máxima (G)
transmitida en el primer impacto, utilizada como indicador directo de la
capacidad de absorción del material frente a un choque inicial.
- Relación carga estática–aceleración: se calculó la pendiente de la regresión lineal
entre la carga estática aplicada (kg/m²) y la aceleración transmitida (G). Este
parámetro permite evaluar la sensibilidad del material a diferentes masas de
producto.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 43
- Fatiga del material: se midió la pérdida de capacidad amortiguadora, expresada
como el incremento porcentual de la aceleración media entre los impactos 2°a 5°
y el primer impacto. Este indicador cuantifica el grado de degradación funcional
tras impactos repetidos.
Estas variables se seleccionaron por su relevancia en la evaluación de la eficacia de
materiales amortiguadores para embalaje, ya que permiten clasificar la idoneidad del kenaf
en función de la fragilidad y la masa del producto protegido.
Este planteamiento metodológico es coherente con las propuestas realizadas previamente
en estudios de diseño y selección de embalajes de amortiguamiento optimizados [16].
2.6. Análisis de datos
El tratamiento preliminar de los datos y la obtención de las curvas se realizó con
Microsoft Excel online (versión 2025). Para la elaboración final de las figuras y gráficos se
empleó Python con la librería matplotlib [17].
El análisis estadístico se realizó en Microsoft Excel con el complemento Analysis ToolPak.
Se aplicó un ANOVA de tres factores (densidad, espesor y condición ambiental) sobre la
aceleración máxima registrada en el primer impacto, con un nivel de significancia de 0.05,
con el fin de determinar la influencia individual y combinada de cada factor en la capacidad
amortiguadora.
Además, se ajustaron modelos de regresión lineal simple entre la carga estática (kg/m²) y la
aceleración transmitida (G), lo que permitió evaluar la sensibilidad del material a diferentes
masas de producto.
Finalmente, se clasificaron las configuraciones según los umbrales definidos por el
Canadian Conservation Institute [18], que establece cinco categorías de producto: muy frágil
(≤ 25 G; p. ej., instrumentos científicos delicados, óptica de precisión, equipos médicos de
alta sensibilidad), frágil (25–40 G; p. ej., productos electrónicos sensibles, televisores,
esculturas de yeso), moderadamente frágil (40–60 G; p. ej., ordenadores de sobremesa,
pequeños electrodomésticos, obras de arte robustas), poco frágil (60–85 G; p. ej., impresoras
láser, hornos microondas, equipos de audio) y robusto (> 85–100 G; p. ej., herramientas
eléctricas, maquinaria pequeña).
3. Resultados
3.1. Determinación de la capacidad amortiguadora de la fibra de Kenaf
El análisis de varianza multifactorial se aplicó a los valores de aceleración máxima
(G) registrados en el primer impacto, considerando como factores independientes la
densidad del material (P30, P60), el espesor (20 mm, 40 mm) y las condiciones ambientales
de acondicionamiento (23 °C / 50% HR y 20 °C / 90% HR). Esta elección se fundamenta en
que el primer impacto dispone de 3 repeticiones por configuración, lo que proporciona
suficiente robustez estadística.
El modelo general fue:
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 44
G_ijk = μ + α_i + β_j + γ_k + (αβ)_ij + (αγ)_ik + (βγ)_jk + (αβγ)_ijk + ε_ijk
donde μ es la media general, α_i, β_j y γ_k representan los efectos de los factores
principales, los términos entre paréntesis las interacciones de segundo y tercer orden,
y ε_ijk el error aleatorio.
El análisis se realizó con un nivel de significancia de 0.05. La Tabla 2 presenta los resultados
del ANOVA, mostrando los valores de F y p para cada factor y sus interacciones.
Tabla 2. Resultados del ANOVA para la aceleración del primer impacto (G).
Factor Gl F p
Espesor 1 20.06 <0.001
Densidad 1 0.14 0.71
Acondicionamiento 1 0.0 0.99
Espesor × Densidad 1 0.02 0.88
Espesor × Acondicionamiento 1 0.0 0.96
Densidad × Acondicionamiento 1 0.23 0.64
Espesor × Densidad
×Acondicionamiento
1 0.07 0.80
Residual 40
A continuación (ver figura 3), se presentan los boxplots de aceleración máxima (G) obtenida
en el primer impacto para las diferentes configuraciones de kenaf ensayadas, que permiten
visualizar la tendencia general de los datos y confirmar gráficamente la influencia del
espesor. Se observa que las configuraciones de 40 mm de espesor presentan medianas más
bajas y menor dispersión, evidenciando un mejor comportamiento amortiguador que las de
20 mm. El efecto de la densidad (P30 frente a P60) resulta secundario, con distribuciones en
gran medida solapadas. De forma consistente con el análisis ANOVA, las condiciones
ambientales comparadas no modificaron de manera sustancial la respuesta, ya que las
medianas permanecieron próximas. En relación con los criterios de fragilidad, las
configuraciones de 40 mm se sitúan en su mayoría por debajo del umbral de 40 G, lo que
respalda su idoneidad para la protección de productos frágiles, mientras que las de 20 mm
superan este límite y serían adecuadas únicamente para categorías de productos poco
frágiles.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 45
Figura 3. Boxplots de aceleración máxima (G) por configuración experimental en el primer impacto, con indicación de la
mediana y valores atípicos.
3.2. Relación entre carga estática y aceleración G: regresiones por configuración
Para evaluar la sensibilidad de cada configuración frente a la carga estática aplicada,
se ajustaron modelos de regresión lineal simple entre la carga estática (kg/m²) y la
aceleración G registrada en el primer impacto. El análisis se realizó de forma individual por
configuración, permitiendo comparar la pendiente y la bondad de ajuste de cada modelo.
La carga estática (kg/m²) se calculó a partir de la masa del producto y el área de contacto de
la muestra, siguiendo la definición de la norma ASTM D1596-14. Considerando un área
constante de 400 cm² (0,04 m²), la masa equivalente se obtuvo multiplicando la carga estática
por dicho valor.
La carga estática aplicada sobre la superficie de la muestra se calcula como:
σ = m / A
donde:
- σ es la carga estática en kg/m²,
- m es la masa del producto (kg),
- A es el área efectiva de impacto (m²).
El comportamiento dinámico del material frente a carga estática se modela mediante una
regresión lineal simple:
G = a · σ + b
donde:
- G es la aceleración transmitida (en Gs),
- σ es la carga estática (kg/m²),
- a es la pendiente (sensibilidad a la carga),
- b es la ordenada en el origen (valor basal de G sin carga).
La Tabla 3 resume los parámetros obtenidos y la Figura 4 representa las rectas ajustadas.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 46
Tabla 3. Parámetros de regresión lineal (pendiente a, intercepto b, R²) para la relación carga estática–G.
Densidad Espesor (mm) Ambiente Pendiente a Intercepto b R²
P30 20 23C-50HR 0.23 42.10 0.88
P30 20 20C-90HR 0.26 45.62 0.79
P30 40 23C-50HR 0.08 26.68 0.63
P30 40 20C-90HR 0.11 22.99 0.75
P60 20 23C-50HR 0.23 45.05 0.82
P60 20 20C-90HR 0.27 32.76 0.81
P60 40 23C-50HR -0.07 49.81 0.43
P60 40 20C-90HR -0.06 46.46 0.41
Figura 4. Rectas de regresión lineal carga estática-aceleración máxima (G) para cada configuración.
En las configuraciones de 20 mm, las pendientes fueron entre 0,23 y 0,27, con coeficientes
de determinación R² elevados, entre 0,79 y 0,88, lo que indica que la aceleración transmitida
aumenta de manera proporcional al peso aplicado, como cabría esperar. En las
configuraciones de 40 mm con densidad P30, las pendientes siguen siendo positivas, pero
más bajas (0,08 y 0,11), reflejando una menor sensibilidad a la carga, en línea con su mayor
espesor.
En cambio, las configuraciones P60-40 mm mostraron pendientes negativas (−0,06 y −0,07)
y valores de R² bajos (< 0,45).
Al analizar sus curvas de amortiguamiento completas (Anexo Técnico), se confirma que las
configuraciones P60–40 mm son las más eficientes, transmitiendo aceleraciones bajas y
estables incluso a cargas altas.
3.3. Evaluación funcional: curvas de amortiguamiento
La Figura 5 muestra las curvas de amortiguamiento de las 8 configuraciones evaluadas,
junto con los umbrales técnicos de fragilidad definidos por el Canadian Conservation Institute
[18].
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 47
Con el fin de trasladar los resultados de laboratorio a escenarios de aplicación real, las cargas
estáticas evaluadas (kg/m²) se pueden convertir en pesos de producto equivalentes (kg),
considerando el área de apoyo de la muestra (400 cm²). Esta conversión permite expresar
las curvas de amortiguamiento en función del peso del producto y definir el rango de
aplicación práctica de cada configuración. Los valores detallados de equivalencia se
presentan en la Tabla A9 del Anexo Técnico.
Figura 5. Curvas de aceleración máxima (G) frente al peso del producto para cada configuración experimental, con
indicación de umbrales de fragilidad.
Las curvas completas obtenidas en cada configuración pueden consultarse en el Anexo
Técnico.
3.4. Clasificación funcional del Kenaf según fragilidad y peso del producto.
A partir de los resultados obtenidos en el presente experimento y basándose en los
umbrales de fragilidad definidos [18], se ha realizado una clasificación funcional que
considera cinco niveles: muy frágil (≤ 25 G), frágil (25–40 G), moderadamente frágil (40–60
G), poco frágil (60–85 G) y robusto (> 85–100 G).
Como se aprecia en la tabla 4, las configuraciones con 40 mm de espesor y densidad P60 son
las únicas que protegen eficazmente productos muy frágiles, frágiles y moderadamente
frágiles incluso a pesos elevados. Las configuraciones de 20 mm, especialmente con
densidad P30, no son recomendables para productos frágiles o muy frágiles en ningún
rango de peso, y solo resultan aceptables para artículos poco frágiles o robustos de bajo
peso. Algunas configuraciones intermedias muestran un comportamiento funcional
selectivo, con eficacia restringida a ciertos rangos de peso y niveles de fragilidad.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 48
Tabla 4. Clasificación funcional de las configuraciones según umbrales de fragilidad (en base a la media de G del primer
impacto).
Densidad Espesor (mm) Ambiente Media G (1° impacto) Productos protegidos según su categoría
P30 20 20C-90HR 85.91 Robusto (>85 G)
P30 20 23C-50HR 78.71 Poco frágil (60–85 G)
P30 40 20C-90HR 40.44 Moderadamente frágil (40–60 G)
P30 40 23C-50HR 38.92 Frágil (25–40 G)
P60 20 20C-90HR 74.26 Poco frágil (60–85 G)
P60 20 23C-50HR 80.62 Poco frágil (60–85 G)
P60 40 20C-90HR 36.35 Frágil (25–40 G)
P60 40 23C-50HR 38.85 Frágil (25–40 G)
3.5. Evaluación de la fatiga: degradación funcional tras impactos repetidos.
Para cuantificar la pérdida de capacidad amortiguadora se define la degradación
funcional relativa como:
D = ((G₂₋₅ - G₁) / G₁) · 100
donde:
- D es la degradación funcional (%),
- G₁ es la aceleración del primer impacto,
- G₂₋₅ es la media de los impactos del segundo al quinto.
Se calculó la degradación funcional relativa como el incremento porcentual de la aceleración
media en los impactos 2°–5° respecto al primer impacto.
Se estableció un umbral del 20 % de incremento relativo como criterio de fallo funcional.
Este criterio encuentra respaldo en la literatura técnica. Guo et al. [19] mostraron que las
curvas de amortiguamiento dinámico en materiales alveolares y corrugados presentan un
rango de rendimiento óptimo tras el cual la aceleración transmitida aumenta de forma
notable, marcando el inicio de la degradación funcional. De manera complementaria,
García-Romeu-Martínez et al. [20] observaron que, en configuraciones de cartón corrugado
optimizadas, el aumento de aceleración tras múltiples impactos se mantenía cercano al 20%.
En este contexto, la elección del 20% como criterio de fallo funcional se considera un valor
metodológico razonado y representativo, en línea con precedentes experimentales de
materiales de embalaje.
La Tabla 5 resume los valores obtenidos para cada configuración, y la Figura 6 muestra estos
resultados con la línea discontinua correspondiente al umbral crítico establecido del 20%.
Las configuraciones que superan este valor deberían considerarse de un solo uso, ya que el
riesgo de daño al producto protegido aumenta considerablemente. Por el contrario,
degradaciones inferiores al 10–15% podrían permitir cierto grado de reutilización
controlada, siempre que se verifique su integridad antes de un nuevo ciclo de uso.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 49
Figura 6. Degradación funcional relativa (%) tras impactos repetidos por configuración experimental, con línea
discontinua en el umbral crítico del 20 %.
Tabla 5. Degradación funcional relativa (%) por configuración experimental.
Densidad Espesor (mm) Ambiente Degradación (%)
P30 20 20C-90HR 13.97
P30 20 23C-50HR 10.59
P30 40 20C-90HR 13.72
P30 40 23C-50HR 15.85
P60 20 20C-90HR 9.62
P60 20 23C-50HR 10.11
P60 40 20C-90HR 4.23
P60 40 23C-50HR 7.32
Los resultados indican que ninguna configuración supera el 20 %, lo que confirma que, en
condiciones controladas de laboratorio, el Kenaf mantiene una capacidad amortiguadora
aceptable tras impactos repetidos. Sin embargo, se observan diferencias notables entre
configuraciones:
Las configuraciones de 40 mm y densidad P60 son las más robustas, con
degradaciones muy bajas (4–7 %), lo que refuerza su idoneidad para aplicaciones
reutilizables.
Las configuraciones de 20 mm y P60 muestran degradaciones moderadas (≈10 %), lo
que indica un buen desempeño, aunque con menor margen que P60–40 mm.
Las configuraciones de 20 mm y P30 presentan degradaciones entre 10 y 14 %, aún
dentro de los límites de reutilización, pero con mayor susceptibilidad al desgaste
funcional en escenarios logísticos exigentes.
Las configuraciones de 40 mm y P30 alcanzaron los valores más altos de degradación
(14–16 %), todavía aceptables, aunque con menor seguridad frente a reutilización en
entornos severos.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 50
En conjunto, los resultados permiten establecer una clara jerarquía, las configuraciones P60–
40 mm ofrecen la mayor fiabilidad para reutilización, seguidas por P60–20 mm, mientras
que las configuraciones con P30, presentan un menor margen de seguridad.
4. Discusión
El análisis de varianza multifactorial confirmó que el espesor es el único factor con
influencia estadísticamente significativa en la capacidad amortiguadora del Kenaf, en
concordancia con lo señalado en estudios previos sobre compósitos naturales
amortiguadores [4-6]. Este resultado concuerda con la evidencia experimental: las
configuraciones de 40 mm reducen de forma clara la aceleración transmitida frente a las de
20 mm, lo que demuestra que el espesor aporta un mayor recorrido de deformación y, por
tanto, una absorción más eficaz de la energía de impacto.
Los resultados obtenidos (Fig. 5) pueden interpretarse a partir de la estructura interna del
kenaf, que condiciona su respuesta frente a la compresión. Tal como señalan Akil et al. [7],
el tallo está compuesto por una corteza fibrosa (bast), rica en celulosa cristalina y
microfibrillas orientadas, y un núcleo leñoso (core), más amorfo y con mayor contenido de
lignina. Esta dualidad estructural genera una respuesta anisótropa, donde la corteza aporta
rigidez y capacidad de recuperación elástica, mientras que el núcleo, menos denso y con
lumen más amplio, disipa energía mediante deformación controlada. La combinación de
ambas fases y la presencia de cavidades internas explican las curvas de amortiguamiento
progresivas y estables observadas en el rango de cargas estáticas de 21,75 a 217 kg/m², así
como la alta eficiencia en la absorción de energía registrada en las configuraciones de 40 mm
de espesor y densidad P60.
Con el objetivo de contextualizar los resultados experimentales del Kenaf, se compararon
las curvas de amortiguamiento obtenidas con los datos publicados para espumas sintéticas
convencionales de polietileno expandido (PE) y poliestireno expandido (EPS). Las
referencias seleccionadas corresponden a materiales empleados habitualmente en embalajes
de protección, ensayados bajo metodologías ASTM D1596 y caídas equivalentes de 24 a 30
pulgadas [21–23].
Según el fabricante JSP, el PE presenta un rango eficaz de carga estática de 176–1580 kg/m²
para una fragilidad de 60 G y espesores de 25–50 mm [21]. Dentro de este intervalo, el
material muestra una reducción significativa de la aceleración transmitida tras múltiples
impactos, manteniendo su integridad estructural. Por su parte, el boletín técnico de la EPS
Industry Alliance indica que el EPS de densidad 20 kg/m³ alcanza su rango óptimo en 350–
2100 kg/m² con deformaciones útiles del 50–60 % de su espesor [22]. Estudios más recientes
en EPS de mayor densidad (≈ 55 kg/m³) confirman reducciones del 20–30% en la aceleración
de impacto para caídas de 0.6 m, lo que evidencia su buena capacidad amortiguadora [23].
En el presente trabajo, el Kenaf fue evaluado en un rango de carga estática de 21.75–435
kg/m² (0.031–0.619 psi), que se sitúa parcialmente dentro del intervalo operativo del PE y en
el umbral inferior del EPS. Dentro de ese rango, el material de Kenaf mostró valores de
aceleración máxima comparables a los del PE de baja densidad y claramente inferiores a los
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 51
del EPS. Ello sugiere que el comportamiento del Kenaf se aproxima al PE en términos de
amortiguamiento dinámico, pese a su estructura fibrosa compacta y densidad superior.
Estas observaciones confirman que el Kenaf puede ofrecer una capacidad de absorción de
impactos equivalente al del PE en condiciones de baja carga estática, manteniendo además
una mayor rigidez estructural y una respuesta más progresiva frente a la compresión. En
comparación con el EPS, el Kenaf muestra una ventaja evidente en el régimen de cargas
bajas (<435 kg/m²), donde las espumas de poliestireno tienden a comportarse de forma más
rígida y transmitir picos de aceleración más elevados.
En lo referente a la densidad del kenaf y a las condiciones ambientales de humedad, no
mostraron efectos significativos, lo que coincide con observaciones de otros autores en
materiales lignocelulósicos bajo condiciones controladas [4]. Esta ausencia de influencia
directa refuerza la idea de que, al menos en los rangos estudiados, la geometría del material
(espesor) es más determinante que la densidad nominal o la humedad relativa en su
comportamiento dinámico. Este hallazgo es relevante porque sugiere que, para aplicaciones
prácticas, puede priorizarse el diseño de espesor sobre el control estricto de densidad o
acondicionamiento ambiental.
El modelo de regresión lineal entre carga estática y aceleración transmitida mostró que las
configuraciones de 20 mm presentan pendientes más pronunciadas, lo que refleja una
mayor sensibilidad frente al incremento de masa del producto. En contraste, las de 40 mm
exhibieron pendientes más bajas y valores de R² aceptables, indicando un comportamiento
más estable y robusto bajo distintas cargas. En particular, la configuración P60–40 mm
mantuvo prácticamente constante la aceleración en el rango analizado. Este
comportamiento no debe interpretarse como una mejora real con el incremento de peso,
sino como un artefacto estadístico asociado a la respuesta casi plana en G. En este rango de
cargas (21.75–435 kg/m²), la capacidad de amortiguación del kenaf es tan elevada que los
valores de G apenas crecen, generando un efecto de meseta en las curvas. De haberse
ensayado con cargas estáticas superiores, probablemente se habría observado un
incremento más acusado de G, reflejando el límite de absorción del material. Lo relevante
es que estas configuraciones exhiben la máxima capacidad amortiguadora dentro del rango
experimental.
Las curvas de amortiguamiento obtenidas al correlacionar aceleración G y peso del
producto ofrecen una visión funcional del rendimiento del Kenaf como material protector.
La representación frente al peso del producto, junto con los umbrales de fragilidad
establecidos, permitió traducir los resultados experimentales en criterios prácticos de
aplicación.
El análisis evidencia que las configuraciones con espesor de 40 mm y densidad P60 son las
únicas capaces de proteger de forma eficaz productos clasificados como muy frágiles (≤ 25
G), frágiles (25–40 G) o moderadamente frágiles (40–60 G), incluso a masas elevadas. En
contraste, las configuraciones de 20 mm, especialmente con densidad P30, transmitieron
aceleraciones superiores a 85 G en gran parte del rango de cargas, lo que limita su uso a
productos poco frágiles o robustos de baja masa.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 52
La evaluación de la fatiga aporta una visión complementaria. Todas las configuraciones
presentaron degradaciones inferiores al 20 % [19-20], lo que significa que, en condiciones
controladas, el Kenaf mantiene una capacidad amortiguadora aceptable tras impactos
repetidos. No obstante, se observan diferencias: las configuraciones P60–40 mm destacan
con degradaciones muy bajas (< 8 %), lo que refuerza su idoneidad para aplicaciones
reutilizables. En cambio, las configuraciones de 20 mm y P30 alcanzaron valores cercanos al
15 %, todavía dentro del rango aceptable, aunque con menor margen de seguridad frente a
escenarios de transporte más severos.
Cabe destacar que el kenaf ofrece una ventaja diferencial en términos ambientales, ya que
se trata de una fibra natural renovable y biodegradable, lo que supone un menor impacto
frente a materiales sintéticos convencionales. Esta combinación de desempeño técnico
aceptable y beneficio ambiental refuerza su potencial como alternativa en embalajes de
protección dinámica.
5. Conclusiones
El análisis experimental confirmó que el espesor es el factor más determinante en la
capacidad amortiguadora del Kenaf, mientras que la densidad solo mostró un efecto
secundario y la humedad relativa no tuvo influencia significativa en las condiciones
evaluadas. Las configuraciones de 40 mm fueron las más eficaces, capaces de proteger
productos muy frágiles (≤ 25 G), frágiles (25–40 G) y moderadamente frágiles (40–60 G), y
con el rango de pesos evaluado entre 0.87 y 17.4 kg.
El análisis de fatiga confirmó que ninguna de las configuraciones superó el 20% de
degradación funcional, lo que demuestra que el kenaf mantiene una capacidad
amortiguadora aceptable tras impactos repetidos en condiciones controladas de laboratorio.
Estos resultados respaldan el potencial del kenaf como material reutilizable en embalajes de
protección dinámica, siempre que se seleccione adecuadamente la configuración en función
de las exigencias logísticas.
Desde el punto de vista práctico, los resultados permiten establecer criterios técnicos claros
para seleccionar configuraciones de Kenaf según el peso y la fragilidad del producto,
aportando una herramienta útil para ingenieros y diseñadores de embalajes.
Como líneas de trabajo futuras, se propone ampliar los ensayos a diferentes alturas de caída,
realizar comparaciones directas con materiales sintéticos convencionales (EPS, PE), evaluar
el comportamiento en condiciones reales de transporte y explorar soluciones híbridas que
combinen Kenaf con materiales reciclables.
En conjunto, este estudio consolida el potencial del Kenaf como material amortiguador
emergente, aportando una base experimental sólida para su implementación en embalajes
sostenibles y eficientes.
Contribuciones de los autores
Conceptualización, F.S. y V.C.; metodología, F.S. y V.C.; validación, F.S. y V.C.;
análisis formal, F.S.; investigación, F.S.; recursos, F.S.; curación de datos, F.S.; redacción—
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 53
preparación del borrador original, F.S.; redacción—revisión y edición, F.S.; visualización,
F.S.; supervisión, V.C.; administración del proyecto, V.C. Todos los autores han leído y
aprobado la versión publicada del manuscrito.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Laboratorio de Embalaje y Transporte de AIDIMME por su
apoyo en la realización de los ensayos experimentales de amortiguamiento, así como a la
Doctora María Inmaculada Sánchez López, por su colaboración en las tareas de revisión del
manuscrito.
Conflicto de Interés
Los autores no reportan conflictos de interés relacionados con esta investigación.
Declaración sobre el uso de Inteligencia Artificial Generativa
En la preparación de este artículo se utilizó la herramienta ChatGPT (OpenAI) como
apoyo en tareas de redacción y edición de estilo. Todo el contenido científico, los resultados
experimentales y las conclusiones fueron elaborados por los autores, quienes revisaron y
aprobaron íntegramente el manuscrito final.
Fuente de financiamiento
Esta investigación no recibió financiación específica. El trabajo se desarrolló en el
marco de un doctorado industrial, con el apoyo parcial de la empresa AIDIMME, que
financia parte del programa doctoral y facilita el uso de sus instalaciones, así como una
dedicación parcial del autor.
Referencias
[1] Beyond Plastics, The Problems with Expanded Polystyrene (EPS), fact sheet, may. 2023. [En línea].
Disponible en: https://www.beyondplastics.org/fact-sheets/polystyrene.
[2] R. Liu, Z. Zhao, X. Wang, Y. Zhang, and Y. Chen, “Well-cushioned and highly-elastic aerogel for
multifunctional intelligent transportation packaging,” Chemical Engineering Journal, vol. 493, art.
152660, ago. 2024, doi: 10.1016/j.cej.2024.152660.
[3] I. González Romero, H. Buldeo Rai, A. Ortiz Bas, y J. C. Prado Prado, “Can reusable packaging
revolutionise e-commerce? Unveiling the environmental impact through a comparative carbon
footprint analysis,” Journal of Cleaner Production, vol. 476, art. 143738, oct. 2024, doi:
10.1016/j.jclepro.2024.143738.
[4] N. V. David y A. Mohd, “Moisture absorption properties and shock cushioning characteristics of bio-
based polyurethane foam composites,” Journal of Mechanical Engineering, vol. SI 5, no. 2, pp. 157–168,
2018. Disponible en: https://ir.uitm.edu.my/id/eprint/39386/
[5] R. Saengwong-ngam et al., “Cushion performance of eco-friendly natural rubber latex foam composite
with bamboo leaf fiber for impact protection of guava”, Postharvest Biology and Technology, vol. 208, p.
112663, feb. 2024, doi: 10.1016/j.postharvbio.2023.112663.
[6] E. Şimşir, Y. Akçin Ergün, y İ. Yavuz, “Investigation of Damping Properties of Natural Fiber-
Reinforced Composites at Various Impact Energy Levels,” Polymers, vol. 16, no. 24, art. 3553, dic. 2024,
doi: 10.3390/polym16243553.
Novasinergia 2026, 9(2), 38-54 54
[7] H. M. Akil, M. F. Omar, A. A. M. Mazuki, S. Safiee, Z. A. M. Ishak, y A. Abu Bakar, “Kenaf fiber
reinforced composites: A review,” Materials & Design, vol. 32, no. 8–9, pp. 4107–4121, sep. 2011, doi:
10.1016/j.matdes.2011.04.008.
[8] A. H. Jamadi, N. Razali, M. Petrů, M. M. Taha, N. Muhammad, y R. A. Ilyas, “Effect Of Chemically
Treated Kenaf Fibre On Mechanical And Thermal Properties of PLA Composites Prepared Through
Fused Deposition Modeling (FDM),” Polymers, vol. 13, no. 19, p.3299, sep. 2021, doi:
10.3390/polym13193299.
[9] N. Saba, M. T. Paridah, y M. Jawaid, “Mechanical properties of kenaf fibre reinforced polymer
composite: A review,” Construction and Building Materials, vol. 76, pp. 87–96, feb. 2015, doi:
10.1016/j.conbuildmat.2014.11.043.
[10] E. Kasi, S. Ramasamy, R. Kirubakaran, R. Munusamy, E. E. Sudalaimani, y A. Karuppasamy, “Tensile,
Dynamic Mechanical, and Vibration Behavior of Layering Sequence Design Effect of Glass Intertwined
Natural Kenaf Woven Polymeric Laminates,” Journal of Natural Fibers, vol. 21, no. 1, feb. 2024, doi:
10.1080/15440478.2024.2316791.
[11] ASTM International, ASTM D1596-14(2021): Standard Test Method for Dynamic Shock Cushioning
Characteristics of Packaging Material, ASTM International, 2021, doi: 10.1520/D1596-14R21. [En línea].
Disponible en: https://www.astm.org/d1596-14.html.
[12] International Organization for Standardization, ISO 2233:2000, Packaging — Complete, filled transport
packages and unit loads — Conditioning for testing. [En línea]. Disponible en:
https://www.iso.org/es/contents/data/standard/03/24/32409.html.
[13] Lansmont Corporation, Model 15D & 23D Shock Test Systems. [En línea]. Disponible en:
https://www.lansmont.com/products/shock-testers/model-15-23
[14] Kistler Group, General purpose K-Shear accelerometers, 25 … 5000 g, top connector / 8704B. [En línea].
Disponible en: https://www.kistler.com/ES/es/p/acelerometro-de-proposito-general-k-shear-
8704b500/000000000018007037.
[15] ASTM International, ASTM D4169-23: Standard Practice for Performance Testing of Shipping Containers
and Systems. ASTM International, 2023, doi: 10.1520/D4169-23. [En línea]. Disponible en:
https://www.astm.org/d4169-23.html.
[16] J. Navarro, “Metodologías para el diseño y selección de embalajes de amortiguamiento optimizados,
en función de su comportamiento funcional, económico y medioambiental,” tesis doctoral,
Departamento de Proyectos de Ingeniería, UPV, Valencia, España, 2015.
[17] J. D. Hunter, “Matplotlib: A 2D graphics environment,” Computing in Science & Engineering, vol. 9, no.
3, pp. 90–95, 2007, doi: 10.1109/mcse.2007.55.
[18] P. Marcon, Features of Effective Packaging and Transport for Artwork – Technical Bulletin 34, Canadian
Conservation Institute, Ottawa, ON, Canada. [En línea]. Disponible en:
https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/conservation-preservation-
publications/technical-bulletins/effective-packaging-transport-artwork.html
[19] Y. Guo y J. Zhang, “Shock absorbing characteristics and vibration transmissibility of honeycomb
paperboard,” Shock and Vibration, vol. 11, n. 5-6, pp. 521–531, nov. 2003, doi: 10.1155/2004/936804.
[20] M. A. Garcia-Romeu-Martinez, M. A. Sek, y V. A. Cloquell-Ballester, “Effect of initial pre-compression
of corrugated paperboard cushions on shock attenuation characteristics in repetitive impacts,”
Packaging Technology and Science, vol. 22, no. 6, pp. 323–334, mar. 2009, doi: 10.1002/pts.856.
[21] ARPLANK Sales, Designing for Optimal Cushioning Performance with arPro® EPP and arPak® EPE:
Technical Design Guide, 2020. [En línea].
[22] EPS Industry Alliance, Cushion Curve Properties of Expanded Polystyrene Packaging, Technical Bulletin,
Crofton (MD, USA), 2016: EPS Industry Alliance, 2018.
[23] X. An, B. Huang, y D. Shi, “Cushioning properties and application of expanded polystyrene for a
dynamic nonlinear system,” Engineering Reports, vol. 5, no. 9, abr. 2023, doi: 10.1002/eng2.12648.
