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¿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?
¿Cuánto vacío debe aplicarse para detectar fugas reales sin dañar el envase?
En las pruebas de fuga para envases flexibles, una de las preguntas más frecuentes es: ¿cuánto vacío es suficiente para detectar una fuga sin deformar el envase ni generar resultados falsos? En este video explicamos cómo definir los parámetros correctos de ensayo de acuerdo con ASTM D3078, el método estándar para detectar fugas gruesas en envases flexibles mediante emisión de burbujas.
Aprenderás:
Cómo establecer los parámetros correctos de prueba de vacío
Qué especifica ASTM D3078 y qué deja a criterio del usuario
Cómo mejorar la confiabilidad de los resultados en condiciones reales de laboratorio
También compartiremos una recomendación práctica que no está explícitamente incluida en ASTM D3078, pero que puede mejorar significativamente la consistencia de tus resultados de detección de fugas.
Lo que realmente dice ASTM D3078
ASTM D3078 describe la prueba de fuga por burbujeo para envases flexibles. El envase se sumerge en agua, se aplica vacío y el operador observa si se emiten burbujas. Una emisión continua o localizada de burbujas indica una fuga. Si no aparecen burbujas y no entra líquido en el envase, la muestra aprueba la prueba.
Sin embargo, la norma no define un nivel universal de vacío ni un tiempo de exposición fijo para todos los envases. Esto se debe a que el comportamiento del empaque varía según el material, las dimensiones, el diseño del sello y la resistencia mecánica. Por eso, cada laboratorio debe determinar sus propios parámetros operativos.
La norma recomienda aplicar el vacío de manera gradual, a aproximadamente 1 pulgada de mercurio por segundo, para evitar un esfuerzo excesivo sobre el envase. Una vez alcanzado el nivel de vacío seleccionado, este debe mantenerse durante al menos 30 segundos mientras se observa la muestra. Lo que ASTM D3078 no especifica es qué nivel de vacío debe utilizarse. Ahí es donde la metodología práctica resulta crítica.
Cómo definir el nivel de vacío correcto
ASTM D3078 indica que el usuario debe aplicar el vacío más alto capaz de revelar fugas sin deformar ni dañar el envase. Para determinarlo, deben considerarse tres factores limitantes:
Fragilidad del envase
Expansión del envase bajo presión reducida
Presión de ebullición del fluido de inmersión
Con base en la experiencia práctica de ensayo, DVACI también recomienda considerar un cuarto factor: la altitud y la variación de la presión atmosférica, especialmente cuando el empaque estará expuesto a transporte o envío aéreo.
1. Fragilidad del envase
Antes de seleccionar el nivel de vacío, es fundamental identificar la presión de falla del envase: el punto en el que comienza a deformarse, delaminarse o fallar bajo vacío.
En DVACI, recomendamos utilizar aproximadamente el 70% del nivel de falla del envase como vacío de trabajo. Esto proporciona una diferencia de presión suficiente para revelar fugas mientras protege la integridad del envase.
Ejemplos:
Si el envase falla a –70 kPa, un nivel práctico de prueba es alrededor de –50 kPa
Si falla a –50 kPa, el nivel de prueba debería ser cercano a –35 kPa
Este método es fácil de reproducir, fácil de validar y muy útil en entornos de laboratorio. Algunos formatos de empaque, como los diseños easy-open o con sellos débiles, son intencionalmente menos resistentes en áreas específicas. En estos casos, el vacío seleccionado debe mantenerse de forma segura por debajo del umbral de falla medido.
2. Expansión del envase bajo vacío
Algunos envases flexibles pueden expandirse considerablemente bajo vacío sin llegar a romperse. Incluso cuando no hay daño visible, esta expansión modifica las condiciones internas del envase: el volumen aumenta, la presión interna disminuye y la sensibilidad del ensayo puede reducirse.
Este comportamiento puede generar condiciones de prueba que no representan con precisión el desempeño real del envase. Aunque la deformación puede estimarse matemáticamente, esos cálculos suelen ser difíciles de aplicar de forma consistente en controles rutinarios de calidad.
Para simplificar este proceso, DVACI ha desarrollado una herramienta basada en IA que ayuda a los laboratorios a determinar niveles de vacío recomendados según el tipo de envase y las condiciones de ensayo. Al ingresar los datos relevantes del envase, los usuarios reciben una guía práctica para la selección de parámetros. Esta herramienta está disponible para laboratorios que trabajan con equipos DVACI.
3. Presión de ebullición y desgasificación del fluido de inmersión
El tercer factor depende del fluido de prueba utilizado durante la inmersión. La presión y el comportamiento de ebullición están directamente relacionados. Así como el agua hierve a menor temperatura en altitudes elevadas, el mismo principio aplica dentro de una cámara de vacío cuando la presión disminuye.
Si un envase tiene una fuga, el gas interno se expande y produce burbujas. Pero si el nivel de vacío es demasiado alto, el propio fluido de prueba puede comenzar a liberar burbujas, generando una interpretación errónea.
A 25 °C, el agua hierve aproximadamente a 3.17 kPa absolutos, un nivel de presión que rara vez se alcanza en ensayos rutinarios conforme a ASTM D3078. Sin embargo, la desgasificación ocurre mucho antes de la ebullición real. En la práctica, el aire disuelto puede comenzar a liberarse alrededor de 15 kPa absolutos, dependiendo de la temperatura del agua y del contenido de gases disueltos.
Cuando esto ocurre, las burbujas observadas pueden dejar de provenir de la fuga del envase y pasar a originarse en el propio fluido. Esto reduce la confiabilidad del ensayo y dificulta la interpretación visual.
Por esta razón, DVACI recomienda identificar visualmente la presión a la que comienza la desgasificación del fluido en tu sistema específico. Ese punto define el límite superior seguro de vacío para la prueba.
Recomendación DVACI para pruebas de alto vacío
Cuando se requieren niveles altos de vacío, DVACI recomienda desgasificar previamente el fluido de inmersión de acuerdo con ASTM D4991. Un método práctico consiste en ejecutar un ciclo de vacío sin muestras, mantener la presión objetivo durante al menos 10 minutos y luego ventear la cámara.
Este paso sencillo elimina gran parte del gas disuelto en el fluido y ayuda a reducir las falsas burbujas durante ensayos de fuga a alto vacío.
Fluidos alternativos de inmersión según ASTM E515
Aunque el agua es el fluido de inmersión más utilizado para la prueba por emisión de burbujas, conviene revisar ASTM E515, que describe otros fluidos que pueden ser adecuados según la aplicación. En algunos casos, fluidos como etilenglicol o aceite mineral pueden ofrecer ventajas específicas para determinadas condiciones de ensayo o tipos de producto.
Simulación de altitud y condiciones de transporte aéreo
Una pregunta frecuente de los fabricantes de envases es si sus envases presentarán fugas durante el transporte aéreo. Las aeronaves comerciales suelen operar con una presión de cabina equivalente a aproximadamente 75 kPa absolutos, lo que representa una diferencia de presión de cerca de –25 kPa en comparación con condiciones a nivel del mar.
Estos valores son consistentes con las condiciones de ensayo descritas en ASTM D6653, la norma utilizada para simulación de altitud en envases.
Por ejemplo, si un envase tiene un nivel de falla cercano a –30 kPa, DVACI recomienda realizar dos ensayos complementarios:
Un primer ensayo a –20 kPa, dentro del rango operativo normal para detección de fugas bajo ASTM D3078
Un segundo ensayo a –25 kPa, para evaluar el desempeño del envase bajo condiciones típicas de presión de cabina en aeronaves
Con el módulo de control Model P de DVACI, pueden programarse hasta cuatro niveles de vacío diferentes en un solo ciclo, lo que permite una evaluación controlada del desempeño del envase bajo múltiples condiciones de presión en una misma prueba.
Valida la configuración con una muestra de control
Antes de finalizar, aquí tienes una de las recomendaciones prácticas más valiosas de DVACI: utiliza siempre una muestra de control.
Aunque ASTM D3078 no lo exige explícitamente, usar un envase con una fuga conocida y confirmada es una de las mejores maneras de verificar que la configuración del ensayo es correcta y capaz de detectar defectos reales. También ayuda a distinguir fugas verdaderas de falsos positivos causados por desgasificación del fluido, problemas de manipulación o una selección incorrecta del vacío.
Una muestra de control mejora la validación del método, refuerza la confianza en los resultados y favorece una detección de fugas más confiable en operaciones rutinarias de aseguramiento de calidad.
¿Necesitas ayuda para definir los parámetros de tu prueba de fuga?
Si deseas que DVACI evalúe tus muestras de empaque, completa el formulario de contacto en dvaci.com. Nuestro equipo puede proporcionarte un video de demostración gratuito con recomendaciones específicas basadas en tu tipo de envase, rango de vacío y objetivos de ensayo.
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