Teste de bolhas · Imersão e a seco
Teste de bolhas: hermeticidade por imersão e a seco em câmara de vácuo
O teste de bolhas torna o vazamento visível. A embalagem é mantida sob a água dentro de uma câmara transparente, a pressão ao redor é reduzida, e o gás que escapa por um defeito sobe como um fluxo de bolhas a partir do ponto exato do vazamento. A DVACI fabrica a linha CDV de câmaras de vácuo em acrílico e os módulos de controle para esse ensaio, além de um kit para embalagens que contêm pouco ar.
O que é um equipamento de teste de bolhas
Um equipamento de teste de bolhas, também chamado de testador de hermeticidade por imersão, tem três partes: um recipiente transparente para a água e a amostra, um meio de criar uma diferença de pressão entre o interior da embalagem e a água ao redor, e um controle que ajusta e cronometra essa diferença. Existem duas configurações.
- Vácuo fora da embalagem. A pressão da câmara é reduzida, o gás interno se expande e sai por qualquer defeito (ASTM D3078, emissão de bolhas). A embalagem precisa conter gás.
- Pressão dentro da embalagem. Ar é injetado em uma embalagem submersa por meio de uma agulha (ASTM F2096, pressurização interna). Funciona quando a embalagem contém pouco gás.
Em um sistema DVACI, a câmara de acrílico (PMMA) tem paredes de 30 mm ou 50 mm, de modo que a amostra pode ser observada por todas as faces. O módulo de controle ao lado inclui um gerador de vácuo venturi que funciona com ar comprimido; a bomba elétrica é opcional. O kit de pressurização interna acrescenta a segunda configuração.
Os testes de bolhas são probabilísticos no sentido da USP <1207.2>: a probabilidade de detectar um dado vazamento é inferior a 1. É uma propriedade a documentar, não um motivo para descartar o ensaio. Para o lado normativo do método, consulte a página de teste de vazamento ASTM D3078; esta página não o repete.
O ensaio por imersão, passo a passo
Seu procedimento operacional padrão fixa o nível de vácuo, o tempo de retenção e o critério de aceitação. A sequência não muda.
- Feche a válvula de dreno antes de qualquer entrada de água.
- Encha pelas laterais. Deixe a água correr pelas paredes internas, não sobre a posição da amostra. Um jato que cai arrasta microbolhas para a água, que depois podem ser confundidas com vazamento.
- Ajuste o nível. A amostra deve ficar totalmente sob a água, com a grade de fixação acima dela.
- Submerja sem ar preso. Baixe a embalagem, incline-a e pressione suavemente para que o ar saia das dobras, dos foles e do espaço sob a grade, e retire as bolhas aderidas ao filme. O ar preso libera bolhas durante a descida de pressão e parece um vazamento.
- Posicione-a. Vire as selagens para as paredes transparentes, de modo a poder acompanhar cada uma de fora; anote qual face é ensaiada.
- Feche a tampa, pressione START e comece a observar. Não espere o setpoint. Um vazamento grosseiro pode se manifestar durante a descida de pressão, e um defeito grande pode liberar quase todo o seu gás nos primeiros segundos.
- Observe toda a retenção. Um vazamento dá um fluxo contínuo a partir de um ponto. Uma embalagem que incha e abre uma selagem falhou sob vácuo: é um achado diferente de um vazamento.
- Localize o vazamento. O fluxo marca a posição. Anote onde as bolhas deixam a embalagem, por exemplo o canto esquerdo da selagem inferior, e não onde rompem a superfície.
- Libere o vácuo. Os Módulos S e P ventilam automaticamente ao fim da retenção; com o Módulo M o operador abre a válvula. Abra a tampa apenas à pressão atmosférica.
- Registre e trate a amostra. Anote o resultado e o local do vazamento. A embalagem fica molhada; se volta ou não ao estoque é decisão da sua equipe de qualidade.
Como ler as bolhas
- É vazamento: um fluxo que começa em um ponto e continua bolha após bolha durante a retenção, e que pode se intensificar à medida que o vácuo sobe.
- Não é vazamento: algumas bolhas de ar preso nos primeiros segundos que depois cessam; bolhas aderidas ao filme ou à grade; uma névoa fina de bolhas minúsculas sobre as paredes e a embalagem, porque o ar dissolvido deixa a água à medida que a pressão cai.
- Em caso de dúvida: libere, submerja de novo e repita; ensaie em paralelo uma embalagem de referência íntegra; ou verifique o ponto suspeito por pressurização interna.
A variante a seco do teste de bolhas
Quando uma embalagem não pode ser molhada, a mesma câmara trabalha sem água. A embalagem precisa conter ar: sem gás dentro, nada se expande e o ensaio não mostra nada. O operador observa a deformação. Uma embalagem hermética se infla à medida que o vácuo sobe e permanece inflada durante a retenção; uma com vazamento se infla menos, murcha durante a retenção ou, se contiver líquido, deixa produto no fundo da câmara. Ensaie em paralelo uma embalagem de referência íntegra para comparar.
As embalagens que passam costumam ficar intactas. O ensaio a seco localiza o vazamento com menos precisão do que as bolhas e é menos sensível que a imersão, de modo que exige seus próprios defeitos padrão e sua própria qualificação.
Equipamento de teste de bolhas: o que você está especificando
| Item | Função | Opção DVACI |
|---|---|---|
| Câmara | Contém a água e a amostra; paredes transparentes em todas as faces | CDV2, 280 × 200 × 200 mm, até CDV6, 800 × 600 × 500 mm; paredes de acrílico de 30 ou 50 mm |
| Fonte de vácuo | Cria a diferença de pressão | Venturi em todos os módulos: −750 mbar (−22,1 inHg), até −800 mbar (−23,6 inHg) em condições favoráveis. Bomba opcional: rotativa de dois estágios a −950 mbar (−28,1 inHg), isenta de óleo a −900 mbar (−26,6 inHg) |
| Módulo de controle | Ajusta o nível, cronometra a retenção, ventila | Módulo M, S ou P |
| Kit de pressurização interna | Injeta ar em uma embalagem submersa | DV-CONT-PI-01 |
Todos os valores de vácuo desta página são dados ao nível do mar. Um vacuômetro mede em relação à atmosfera local, de modo que o vácuo alcançável diminui com a altitude.
Dois limites não devem ser confundidos. O venturi ou a bomba definem a profundidade de vácuo que se pode gerar. A câmara impõe seu próprio limite estrutural: a CDV2, a CDV3, a CDV4+ e a CDV5 alcançam −950 mbar com bomba, enquanto a CDV4 (paredes de 30 mm) e a CDV6 são deliberadamente restritas a −750 mbar, porque os clientes encadeiam ciclos de ensaio repetidos e a fadiga do material cresce fortemente além desse valor. Escolha a câmara pela medida interna, porque a embalagem se expande sob vácuo e todas as selagens devem permanecer visíveis.
Qualificar um teste de bolhas nas suas próprias embalagens
Um teste de bolhas vale o que você sabe sobre o que ele detecta na sua própria embalagem. A qualificação usa embalagens intactas do lote, embalagens com defeitos de tamanho conhecido e algumas embalagens intactas sacrificadas para encontrar o vácuo em que cedem.
Defeitos padrão
A DVACI fornece fio de tungstênio de 50 µm e pinos calibrados de 150 µm e 250 µm para criar defeitos de tamanho conhecido em uma selagem ou no filme. Prepare várias amostras por tamanho, além de referências intactas do mesmo lote. Os diâmetros descrevem a ferramenta, não uma taxa de vazamento medida, e não devem ser citados como tal. Servem também para treinar e verificar operadores e para revalidar o procedimento após uma troca de filme, de ajuste de selagem ou de equipamento, na periodicidade que seu plano de qualidade definir.
Definir o nível de vácuo e o tempo de retenção
Aumente o vácuo em patamares sobre embalagens intactas até que uma selagem se abra ou a embalagem se deforme em excesso: esse é o nível que sua embalagem não tolera. Fixe o vácuo de ensaio abaixo dele, com uma margem de segurança que proteja as selagens do próprio ensaio e absorva a variação entre embalagens. Depois ensaie as embalagens com defeitos padrão nesse vácuo e anote quando as primeiras bolhas aparecem para cada tamanho de defeito, prolongando a retenção até que mais tempo deixe de acrescentar. Embalagens com líquido exigem retenção mais longa, porque um líquido atravessa um defeito mais devagar que um gás, e um produto viscoso freia o escoamento em um canal estreito.
Se um tamanho de defeito só aparece acima da sua margem, o método não detecta esse defeito nessa embalagem a um vácuo seguro: escreva esse limite no procedimento em vez de elevar o vácuo além da margem. A página de teste de vazamento ASTM D3078 descreve o mesmo método em cinco etapas, com ordens de grandeza típicas.
Depois trave o resultado: o setpoint é bloqueável no Módulo S e armazenado em uma receita no Módulo P, e o procedimento indica vácuo, retenção, água, orientação e critério de aceitação. A DVACI fornece documentação QI/QO/QD para a linha CDV (escopo por configuração, a confirmar com a DVACI).
O que um teste de bolhas não pode fazer
- Provar que uma embalagem é hermética. O método é probabilístico (USP <1207.2>): uma embalagem que não mostrou bolhas não foi vista vazando naquelas condições, o que não é prova de hermeticidade. Probabilístico não significa amostragem estatística; significa que a probabilidade de detectar um dado vazamento é inferior a 1.
- Encontrar vazamentos pequenos. Visa vazamentos grosseiros; um canal estreito pode não liberar um fluxo visível dentro da retenção.
- Ver através do conteúdo. O produto pode bloquear uma abertura pequena, e o material pode se comprimir contra ela sob vácuo.
- Funcionar sem gás. Com pouco ou nenhum espaço livre, nada se expande.
- Dispensar o observador. O resultado depende da atenção, da iluminação e do ângulo de observação, de modo que o procedimento os fixa e os defeitos padrão verificam os operadores.
- Medir uma taxa de vazamento. O resultado é passa ou não passa, com uma localização.
Quando sua análise de risco exige detectar vazamentos menores ou produzir um número, emprega-se em conjunto um método determinístico como o decaimento de vácuo (ASTM F2338); uma câmara CDV não é um instrumento de decaimento de vácuo. O teste de bolhas mantém um papel claro: é rápido, mostra onde está o vazamento e serve ao ajuste de selagem, às verificações de início de lote e à investigação de reclamações.
Registros: o que cada módulo guarda
| Módulo | Guardado pelo módulo | Escrito pelo operador |
|---|---|---|
| Módulo M | Nada | Vácuo, retenção, resultado, local do vazamento, ID da amostra |
| Módulo S | Nada: nenhum registro é mantido | Os mesmos dados, em registro manual |
| Módulo P | Receitas nomeadas e registros de ensaio, dois níveis de usuário; opções: impressora térmica ou matricial, leitor de código de barras, software CFR21 | Resultado visual e local do vazamento, conforme exigir seu procedimento |
21 CFR Parte 11. Com o ORION OS e a opção de software CFR21, que roda em um PC com Windows ao lado do equipamento, o sistema atende aos requisitos da 21 CFR Parte 11: trilha de auditoria, contas de usuário individuais via LDAP / Active Directory, exportação em PDF com assinatura eletrônica, carimbo de tempo e integridade do registro. A opção CFR21 é necessária para isso; sem ela, o ORION OS não oferece assinatura eletrônica nominal. O detalhamento ponto a ponto está disponível mediante solicitação.
Quando a pressurização interna mostra melhor o vazamento
Um teste de bolhas por vácuo precisa de gás dentro da embalagem para empurrar através do defeito. Produtos embalados a vácuo, bolsas muito cheias e sachês com líquido contêm pouco, de modo que um vazamento real pode permanecer mudo.
O kit de pressurização interna inverte o princípio. Um adesivo de borracha (septo) é colado à embalagem, uma agulha o atravessa e ar sob pressão regulada é injetado enquanto a embalagem é mantida sob a água; as bolhas marcam o vazamento, como no ensaio descrito na ASTM F2096. O kit inclui regulador manual, sensor de pressão, botões START e STOP, mangueira de 4 mm, agulhas e adesivos, e aceita ar comprimido até 2 bar (29 psi). Onde não há rede de ar, o minicompressor DV-ACC-MC-01 pode alimentá-lo: é isento de óleo, silencioso o bastante para um laboratório e entrega até 4 bar (58 psi), por isso seu regulador deve ser ajustado abaixo do limite de entrada de 2 bar (29 psi) do módulo.
| Vácuo externo | Pressurização interna | |
|---|---|---|
| Gás necessário na embalagem | Sim | Não, o ar é fornecido |
| Embalagem perfurada | Não | Sim, agulha através de um adesivo |
| Norma | ASTM D3078 | ASTM F2096 |
| Embalagens típicas | Bolsas e bandejas com espaço livre | Embalagens a vácuo, embalagens muito cheias |
Solicite um orçamento para seu equipamento de teste de bolhas
A DVACI precisa da maior embalagem cheia, do material, se contém ar, se pode ser molhada, dos ensaios por dia e da necessidade de registros. O Módulo M atende a ensaios ocasionais, desenvolvimento e inspeção de recebimento; o Módulo S, ao controle de qualidade de rotina com vários operadores; o Módulo P, a vários produtos ou formatos e à documentação. Os serviços incluem instalação, treinamento, documentação QI/QO/QD, calibração rastreável, planos de manutenção, peças de reposição e suporte remoto.
Perguntas frequentes
Um teste de bolhas é o mesmo que um teste de decaimento de vácuo? Não. O teste de bolhas é visual e probabilístico: o operador vê as bolhas e onde elas começam. O decaimento de vácuo (ASTM F2338) mede uma variação de pressão e é um método determinístico, em outro instrumento. As câmaras CDV da DVACI realizam emissão de bolhas, imersão em corante, simulação de altitude e, com o kit, pressurização interna, mas não decaimento de vácuo.
Como escolho o nível de vácuo de um teste de bolhas? Aumente o vácuo em patamares sobre embalagens intactas até que uma selagem se abra, depois fixe o vácuo de ensaio abaixo desse nível com margem de segurança e confirme-o em embalagens com defeitos padrão. O nível é decisão sua, validada na sua própria embalagem, e travada no Módulo S ou armazenada em uma receita do Módulo P.
Por quanto tempo o vácuo deve ser mantido? O suficiente para que o menor defeito que importa se manifeste. Anote nas embalagens com defeitos padrão quando surgem as primeiras bolhas para cada tamanho e prolongue a retenção até que mais tempo deixe de acrescentar. Embalagens com líquido exigem mais tempo, porque o líquido atravessa um defeito mais devagar que o gás. O tempo final sai da sua própria qualificação.
Um teste de bolhas encontra vazamentos muito pequenos? Não de forma confiável. O método visa vazamentos grosseiros e é probabilístico conforme a USP <1207.2>. O conteúdo ou o filme podem bloquear uma abertura pequena. Use defeitos padrão (fio de 50 µm, pinos de 150 e 250 µm) para conhecer o que seu procedimento detecta, e acrescente um método determinístico onde os defeitos menores importarem.
Posso ensaiar uma embalagem sem molhá-la? Sim, se ela contiver ar. O ensaio a seco usa a mesma câmara sem água: o operador observa a embalagem se inflar sob vácuo e permanecer inflada. As embalagens que passam costumam ficar intactas, mas o ensaio é menos sensível que a imersão e não localiza o vazamento com precisão, de modo que exige sua própria qualificação.
O equipamento registra os resultados? Depende do módulo. Os Módulos M e S não mantêm registro; o operador anota cada ensaio. O Módulo P armazena receitas e registros de ensaio, com impressora e leitor de código de barras opcionais; a opção de software CFR21 acrescenta trilha de auditoria, exportação em PDF assinada e gestão de usuários por LDAP / Active Directory.
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O tipo de embalagem, suas dimensões e o volume diário de ensaios já bastam para começar. A DVACI responde em até quatro horas úteis e envia o orçamento em até três dias úteis após receber as informações.
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