Medidores de Permeabilidad a Gases por Presión Diferencial

Los medidores de permeabilidad a gases por presión diferencial son instrumentos de ensayo de barrera que determinan la tasa de transmisión de oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y otros gases a través de películas plásticas, laminados y láminas técnicas. El equipo genera un gradiente de presión controlado entre dos cámaras selladas por la probeta y, a partir del cambio de presión registrado en la cámara de baja presión, calcula también el coeficiente de solubilidad, el coeficiente de difusión y el coeficiente de permeabilidad del material ensayado.

Labthink ofrece tres sistemas bajo este principio —C106H, C130H y VAC-V2— que se diferencian en el número de probetas que pueden ensayarse de forma simultánea, el rango de temperatura de trabajo y el rango de tasa de transmisión cubierto. El C106H ensaya hasta seis probetas a la vez en celdas independientes; el C130H y el VAC-V2 ensayan tres probetas de forma simultánea, cada una con resultado propio. El VAC-V2 opera en un rango de temperatura más amplio (5 °C a 95 °C de forma estándar) y admite, en volumen ampliado, tasas de transmisión de al menos 500.000 cm³/(m²·24h·0,1MPa) para materiales de muy alta permeabilidad.

Kasalab comercializa en Colombia los sistemas de permeabilidad a gases Labthink C106H, C130H y VAC-V2, y brinda asesoría para seleccionar el equipo según el número de probetas que deban ensayarse de forma simultánea, el rango de temperatura de trabajo requerido y el nivel de barrera del material a evaluar.

¿Qué sistema de permeabilidad a gases Labthink elegir: C106H, C130H o VAC-V2?

La elección entre el C106H, el C130H y el VAC-V2 depende principalmente de cuántas probetas deban ensayarse a la vez, del rango de temperatura que exija el material y de si se trabaja con materiales de barrera ultra alta o de muy alta permeabilidad. Los tres equipos declaran el mismo conjunto de normas de referencia: método de ensayo conforme al descrito en ISO 15105-1, ISO 2556, GB/T 1038-2000, ASTM D1434, JIS K7126-1 y YBB 00082003.

C106H

El C106H trabaja con seis celdas de ensayo independientes, la mayor capacidad simultánea de los tres equipos.

• Rango de tasa de transmisión: 0,01 – 50.000 cm³/(m²·24h·0,1MPa); resolución 0,001 cm³/(m²·24h·0,1MPa)
• Sensor de vacío para barrera ultra alta: sensor importado con tramo específico de 0,01 – 0,09 cm³/(m²·24h·0,1MPa)
• Temperatura de ensayo: 15 – 50 °C estándar (5 – 60 °C de forma opcional); fluctuación de temperatura ±0,15 °C
• Humedad de ensayo: 0 %, 5 – 90 % ±2 %, disponible bajo personalización dentro del rango estándar de temperatura
• Presión de ensayo: 10 – 210 kPa, con fluctuación de presión inferior a 0,2 kPa; grado de vacío de cámara ≤10 Pa
• Tamaño de probeta: 4,6" × 4,6" (11,7 × 11,7 cm), cuadrada; área de ensayo 38,48 cm²
• Dimensiones y peso: 60 × 49 × 66 cm; peso neto 100 kg (220 lb)

Para laboratorios que necesitan ensayar el mayor número de probetas por lote sin sacrificar precisión en materiales de barrera ultra alta.

C130H

El C130H ensaya tres probetas de forma simultánea con resultado independiente para cada una.

• Rango de tasa de transmisión: 0,01 – 50.000 cm³/(m²·24h·0,1MPa); resolución 0,001 cm³/(m²·24h·0,1MPa)
• Sensor de vacío para barrera ultra alta: sensor importado con el mismo tramo específico de 0,01 – 0,09 cm³/(m²·24h·0,1MPa)
• Temperatura de ensayo: 10 – 50 °C (temperatura ambiente de referencia 23 °C); fluctuación de temperatura ±0,05 °C y exactitud de temperatura ±0,3 °C en el puerto de calibración
• Humidificación del gas de ensayo: disponible bajo personalización, sin especificación numérica de humedad publicada
• Presión de ensayo: 10 – 210 kPa; grado de vacío de cámara <10 Pa
• Tamaño de probeta: Φ97 mm; área de ensayo 38,48 cm²
• Dimensiones y peso: 710 × 350 × 630 mm; peso neto 100 kg

Para laboratorios que requieren la mayor estabilidad térmica del grupo (menor fluctuación de temperatura) junto con calibración por película de referencia y ajuste de datos a temperaturas extremas.

VAC-V2

El VAC-V2, de la línea PERME®, ensaya tres probetas de forma simultánea con resultado independiente y opera en el rango de temperatura más amplio de los tres equipos.

• Rango de tasa de transmisión: 0,05 – 50.000 cm³/(m²·24h·0,1MPa) en volumen estándar; al menos 500.000 cm³/(m²·24h·0,1MPa) en volumen ampliado
• Temperatura de ensayo: 5 – 95 °C; exactitud ±0,1 °C
• Humedad de ensayo: 0 %RH, 5 – 90 %RH, exactitud ±1 %RH; humidificación automática entre 15 °C y 40 °C disponible bajo personalización
• Presión de ensayo: 10 – 200 kPa estándar; grado de vacío de cámara <20 Pa
• Tamaño de probeta: Φ97 mm; área de ensayo 38,48 cm²
• Dimensiones y peso: 760 × 575 × 450 mm; peso neto 88 kg

Para laboratorios que necesitan cubrir un rango de temperatura más amplio o ensayar materiales de muy alta permeabilidad mediante el volumen de prueba ampliado.

¿Para qué sirve un medidor de permeabilidad a gases por presión diferencial?

Un medidor de permeabilidad a gases por presión diferencial sirve para determinar cuánto gas atraviesa una película, un laminado o una lámina técnica en condiciones controladas de temperatura y presión, un dato indispensable para validar la barrera de un material antes de destinarlo a un envase o a una aplicación técnica.

Cuando la necesidad de análisis se limita específicamente al oxígeno y se requiere un sensor coulométrico dedicado a ese gas, el equipo adecuado es un analizador de permeabilidad al oxígeno (OTR); el sistema de presión diferencial, en cambio, permite trabajar con distintos gases —incluidos mezclas, gases inflamables o tóxicos bajo personalización— en el mismo instrumento.

Principio de funcionamiento

1. Montaje y acondicionamiento de la probeta: la probeta preacondicionada se monta en la celda de ensayo, formando una barrera sellada entre dos cámaras.
2. Generación del gradiente de presión: la cámara de baja presión se evacúa primero, seguida de la evacuación de toda la celda; después se introduce un flujo de gas en la cámara de alta presión, generando una diferencia de presión constante y ajustable entre ambas cámaras. El gas permea la probeta desde el lado de mayor presión hacia el de menor presión.
3. Detección y cálculo de la tasa de transmisión: el sistema monitorea el cambio de presión en la cámara de baja presión y, a partir de esos datos, calcula la tasa de transmisión de gas y, cuando aplica, los coeficientes de solubilidad, difusión y permeabilidad del material.

Beneficios clave

• Método validado en múltiples normas: los tres equipos comparten el mismo principio de presión diferencial, referenciado en ISO 15105-1, ISO 2556, GB/T 1038-2000, ASTM D1434, JIS K7126-1 y YBB 00082003, lo que permite comparar resultados obtenidos con cualquiera de los tres bajo el mismo marco normativo.
• Sensor de vacío de alta precisión (C106H y C130H): ambos equipos incorporan un sensor de vacío importado que cubre específicamente el tramo 0,01 – 0,09 cm³/(m²·24h·0,1MPa), destinado a materiales de barrera ultra alta.
• Compensación automática de presión (C106H y C130H): la tecnología de compensación de presión de Labthink mantiene constante la diferencia de presión en la cámara de alta presión, con una fluctuación inferior a 0,2 kPa.
• Ensayo simultáneo con resultado independiente por probeta: seis celdas en el C106H, tres en el C130H y tres probetas en el VAC-V2, cada una con su propio resultado en la misma operación.
• Rango de temperatura ampliado en el VAC-V2: de 5 °C a 95 °C de forma estándar, más amplio que el disponible de forma estándar en el C106H (15 – 50 °C) y en el C130H (10 – 50 °C).
• Calibración con película de referencia (C130H y VAC-V2): facilita verificar la exactitud del sistema antes de cada ensayo.
• Ajuste de datos a temperaturas extremas (C130H y VAC-V2): la función de ajuste (data fitting) permite obtener tasa de transmisión y los coeficientes de solubilidad, difusión y permeabilidad en condiciones extremas.
• Bajo grado de vacío en cámara: ≤10 Pa en el C106H, <10 Pa en el C130H y <20 Pa en el VAC-V2, lo que favorece la exactitud de la medición inicial.

Aplicaciones típicas

• Películas plásticas y laminados papel-plástico (documentado en los tres equipos)
• Películas coextruidas, metalizadas y con lámina de aluminio (documentado en los tres equipos)
• Planchas y láminas de PP, PVC y PVDC (documentado en los tres equipos)
• Películas biodegradables, por ejemplo bolsas a base de almidón (documentado en C130H y VAC-V2)
• Materiales para uso aeroespacial, incluyendo el ensayo de helio en globos de dirigibles (documentado en C130H y VAC-V2)
• Papel y cartón, incluyendo papel aluminizado para empaques, laminados para envases Tetra Pak y vasos y platos de papel desechables (documentado en C130H y VAC-V2)
• Películas recubiertas con pintura (documentado en C130H y VAC-V2)
• Tela y papel de fibra de vidrio, incluyendo telas recubiertas de teflón (documentado en C130H y VAC-V2)
• Tubos blandos para cosmética, como tubos de aluminio-plástico y de pasta dental (documentado en C130H y VAC-V2)
• Láminas de caucho, incluyendo neumáticos (documentado en C130H y VAC-V2)

Industrias y sectores

• Química y Petroquímica: aplica a los tres equipos, que ensayan el material polimérico en sí —películas, laminados, planchas de PP, PVC y PVDC, y láminas de caucho— antes de su transformación en producto final.
• Farmacéutico y cosmético: aplica a los tres equipos por el método de ensayo conforme al descrito en la norma china YBB 00082003 para envase farmacéutico; el C130H y el VAC-V2 documentan además el ensayo de tubos blandos para cosmética (tubos de aluminio-plástico y de pasta dental).
• Alimentos y Bebidas: aplica al C130H y al VAC-V2, que documentan el ensayo de laminados papel-plástico para envases Tetra Pak, platos de papel para fideos instantáneos y vasos desechables de papel; no se documenta esta aplicación específica para el C106H.

Preguntas Frecuentes (FAQ): Medidores de Permeabilidad a Gases por Presión Diferencial