¿Cómo definir el Nivel de Vacío y Tiempo de Prueba? ASTM D3078
¿Cuánto vacío se puede aplicar para detectar fugas reales sin deformar o dañar el envase?
En este video explicamos cómo definir los parámetros de prueba correctos, según la norma ASTM D3078, el método estándar utilizado para detectar fugas gruesas en envases flexibles.También compartiremos un consejo que la norma no menciona, pero que puede mejorar significativamente la fiabilidad de sus resultados. Quédese hasta el final para descubrir cuál es.
En este tutorial aprenderá:
- ¿Qué especifica y que no especifica la norma?
- ¿Cómo definir los parámetros de prueba correctos y cómo interpretar sus recomendaciones?
Normas mencionadas
ASTM D3078 – Método de ensayo estándar para la determinación de fugas en envases flexibles mediante emisión de burbujas.
ASTM D6653 – Métodos de ensayo estándar para determinar los efectos de gran altitud en sistemas de envasado mediante el método de vacío.
ASTM D4991 – Método de ensayo estándar para la prueba de fugas en recipientes rígidos vacíos mediante el método de vacío.
ASTM E515 – Métodos de ensayo estándar para la detección de fugas mediante técnicas de emisión de burbujas.
¿Qué especifica y que no especifica la norma?
La norma describe la prueba de fugas por burbujeo. El envase se sumerge en agua, se apica vacío y el operador observa si aparecen burbujas.
Una emisión continua o localizada indica una fuga. Si no aparecen burbujas y no entra fluido de prueba en el envase, la muestra pasa.
La norma no define niveles de vacío específicos ni tiempos de exposición, porque cada envase se comporta de manera diferente según su tamaño, material y resistencia mecánica. Por eso, cada usuario debe establecer sus propios parámetros.
El vacío debe aplicarse de forma gradual a aproximadamente una pulgada de mercurio por segundo para evitar un esfuerzo excesivo sobre el envase.
Una vez que se alcanza el nivel de vacío deseado, se mantiene durante al menos 30 segundos mientras se observa la muestra.
Sin embargo, la norma no especifica que nivel de vacío se debe utilizar. Aquí es donde la metodología práctica que utilizamos en DVACI se vuelve esencial.
¿Cómo determinar los parámetros correctos de la prueba?
La norma ASTM D3078 indica al usuario, seleccionar el nivel de vacío más alto posible para revelar fugas, pero sin deformar ni dañar el envase.
Para lograr este equilibrio, la norma identifica tres factores limitantes:
– La fragilidad del envase.
– La expansión bajo presión reducida.
– La presión de ebullición del fluido de prueba.
Con base en nuestra experiencia, añadimos un cuarto factor práctico:
– La altitud o las variaciones de presión atmosférica que afectan la integridad del empaque durante el transporte.
Fragilidad del envase
Antes de definir el nivel de vacío, identifique la presión de falla del envase, es decir, el punto en el que comienza a deformarse o fallar bajo vacío.
Conocer este límite le permite seleccionar un nivel de vacío.
En DVACI, recomendamos aplicar aproximadamente el 70% del nivel de falla como vacío operativo. Esto proporciona una diferencia de presión suficiente para revelar fugas sin comprometer la integridad del producto.
Por ejemplo: Si el envase se revienta a menos 70 kilopascales (30 kPa absolute), el vacío de prueba debe ser de aproximadamente menos 50 kilopascales.
Si falla a menos 50 kilopascales, el vacío de prueba debe ser aproximadamente menos 35 kilopascales.
Este enfoque es sencillo, reproducible y fácil de validar en un entorno de laboratorio.
Algunos envases, como los diseños “abre fácil”, son intencionalmente débiles en ciertas áreas y no pueden soportar grandes diferenciales de presión. En esos casos, el vacío nunca debe exceder el punto de falla medido.
Una vez que se determina el punto de falla, la regla del 70% proporciona un nivel de vacío confiable y seguro para las pruebas.
Grado de expansión del envase
Algunos materiales flexibles son altamente elásticos y, bajo vacío, pueden expandirse significativamente sin romperse.
Esta expansión altera las condiciones internas del envase. El volumen aumenta y la presión interna disminuye, lo que reduce la sensibilidad de la prueba y no representa las condiciones del mundo real.
Existen fórmulas complejas para calcular la tolerancia a la deformación, en la práctica, son difíciles de aplicar de manera consistente.
En DVACI, hemos desarrollado una herramienta específica, un Prompt para ayudar a definir el nivel de vacío adecuado para cada tipo de envase. Al ingresar los datos de su envase y las condiciones de prueba, sugiere automáticamente los parámetros recomendados.
Presión de ebullición del fluido de prueba
El tercer factor depende del fluido de inmersión. La ebullición está directamente relacionada con la presión. A mayor altitud, el agua hierve a temperaturas más bajas. Al nivel del mar, a temperaturas más altas.
El mismo principio ocurre en una prueba D3078. Cuando se aplica vacío, la presión alrededor del envase sumergido disminuye. Si existe una fuga, el aire interno se expande y forma burbujas.
Por eso es fundamental controlar el nivel de vacío. Demasiada presión negativa puede causar una mala interpretación al provocar la ebullición del agua.
El agua hierve aproximadamente a 3.17 kilopascales absolutos a 25 grados Celsius, un nivel de vacío que casi nunca se alcanza en pruebas típicas.
Sin embargo, mucho antes de que ocurra la ebullición real, el agua comienza a liberar aire disuelto.
En la práctica, la desgazificación puede comenzar alrededor de 15 kilopascales absolutos, dependiendo de la temperatura del agua y el contenido de gases disueltos.
Una vez que el agua comienza a formar burbujas debido a la desgazificación, esas burbujas ya no provienen del envase, sino del propio líquido contaminando la observación.
Por esta razón, recomendamos identificar visualmente el punto en el que comienza la desgazificación en su sistema específico.
Ese punto establece el ínite superior seguro para su prueba de vacío.
Consejo DVACI, desgazificar antes de pruebas de alto vacío
Cuando se requieren niveles altos de vacío, recomendamos predesgazificar el fluido, siguiendo la norma ASTM D4991.
Aplique un ciclo de vacío sin muestras, mantenga la presión objetivo durante al menos 10 minutos y luego ventile la cámara.
Este simple paso, elimina la mayoría de los gases disueltos, permitiendo realizar pruebas de vacío extremo con muchas menos burbujas falsas.
Fluido para pruebas de inmersión ASTM E515
Aunque el agua es el fluido de inmersión más utilizado, recomendamos consultar la norma ASTM E515, que describe otros fluidos de prueba que pueden emplearse según la aplicación, como el etilenglicol o el aceite mineral, y que pueden ofrecer ventajas específicas en ciertos escenarios de prueba.
Variaciones de altitud y presión en el transporte aéreo
Muchos clientes preguntan, si su empaque tendrá fugas durante un vuelo.
Aunque los aviones comerciales vuelan a unos 10.000 metros, lo que corresponde a una presión de cabina de aproximadamente 75 kilopascales absolutos, un diferencial de alrededor de menos 25 kilopascales en comparación con el nivel del mar.
Si el producto tiene un nivel de falla de menos 30 kilopascales para garantizar un rendimiento confiable en un vuelo, recomendamos realizar dos pruebas complementarias:
– Primera prueba, vacío de menos 20 kilopascales, consistente con el rango operativo de la norma ASTM D3078.
– Segunda prueba, vacío de menos 25 kilopascales, para verificar que el paquete resistirá el diferencial de presión típico dentro de la cabina de un avión.
Nuestro módulo de control P permite programar hasta cuatro niveles de vacío en una sola prueba, lo que posibilita una evaluación controlada del comportamiento del paquete bajo diferentes condiciones de presión durante un mismo ciclo de prueba.
Vamos a crear tres ejemplos prácticos de parámetros de prueba donde llevamos la teoría a la práctica. Visita nuestro sitio web para mantenerte informado.
Un consejo antes de terminar, la Muesta de Control
Antes de finalizar, queremos compartir una recomendación que no está incluida en la norma, pero que puede aumentar significativamente la fiabilidad de tus resultados: En DVACI, siempre utilizamos una muestra de control para validar la configuración antes de realizar las pruebas completas.
Un envase con una fuga claramente identificada y conocida que utilizamos para establecer los parámetros y confirmar que la prueba de fugas detecta defectos reales y no falsos positivos.
Para evaluar sus muestras, complete el formulario en dvaci.com. Enviaremos un video de demostración gratuito con recomendaciones.
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