Cómo funcionan las pruebas de embalaje

En estas páginas hablamos a menudo de pruebas sobre productos y materiales, destinadas a verificar su resistencia a factores ambientales y más.

¿Nos estamos olvidando de algo?

¡Los paquetes!

Hoy en día, cada producto que se vende en el mercado tiene su propio envase distintivo y también debe someterse a una serie de pruebas que cumplen con las normas internacionales para garantizar su seguridad.

Veamos cuáles.

El problema de las pruebas de embalaje

Los diseñadores de envases están atrapados entre dos necesidades conflictivas.

Los envases demasiado grandes generan costes excesivos y dificultades para su eliminación, lo que provoca contaminación ambiental. Por el contrario, un envase demasiado ligero no protege adecuadamente el producto y perjudica la reputación de la marca.

En este sentido, las pruebas de packaging pueden ser vistas -más allá de simples pruebas de seguridad- como pruebas para optimizar una parte fundamental del producto: su presentación.

El embalaje debe seguir siendo funcional, estéticamente agradable, ecosostenible y, al mismo tiempo, cumplir con todos los estándares internacionales de seguridad para la conservación de los productos que contiene.

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Tipos de pruebas de embalaje

La mayoría de las pruebas que se realizan sobre los envases son comunes a todos, independientemente del producto, y solo están relacionadas con el ciclo de vida del envase: desde la producción, pasando por la logística, hasta llegar al lineal.

En todas estas etapas, el envase debe demostrar que protege y conserva su contenido.

Entre los tipos de pruebas que se realizan a los envases podemos distinguir dos categorías: mecánicas y climáticas.

Las pruebas mecánicas incluyen: prueba de compresión, prueba de distribución, prueba de vibración, prueba de caída, prueba de impacto inclinado y prueba de impacto horizontal.

Mientras que, entre las pruebas climáticasque nosotros abordamos, tenemos las pruebas ambientales y las pruebas de cadena de frío.

Vamos a verlos en detalle.

Pruebas climáticas en embalajes

Las pruebas ambientales generales, también conocidas como pruebas de acondicionamiento ambiental, se refieren al envasado de diversos tipos de productos, pero son especialmente relevantes para medicamentos, bebidas y alimentos. Ya las hemos analizado aquí. 

Las normas internacionales que regulan las pruebas de acondicionamiento ambiental de los envases son ISO 2233:2000, ASTM D4332y ASTM E171.

La prueba de la cadena de frío, por otro lado, es más específica. Saltó a los titulares a finales de 2021, cuando se habló del laborioso transporte de las primeras vacunas contra la COVID-19 , que requería, precisamente, respetar la "cadena de frío".

La cadena de frío se refiere a mantener un producto a una temperatura determinada durante su transporte, almacenamiento y exhibición. Se refiere principalmente a productos alimenticios congelados y, en particular, a ciertos tipos de productos farmacéuticos.

Las pruebas de embalaje de la cadena de frío ISTA 3A.

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La cámara climática FDM para pruebas de envases

Todas las pruebas climáticas sobre envases de las que hemos hablado requieren la realización de una cámara climática

Las cámaras climáticas FDM son el instrumento de laboratorio perfecto para realizar todas las pruebas climáticas cumpliendo con las normas internacionales.

Cada cámara climática control de temperatura y humedad relativa , lo que permite programar los parámetros necesarios para verificar la estanqueidad de los paquetes durante todas las fases de su ciclo de vida.

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Normas de referencia

• ISO 2233:2000 — Embalaje – Paquetes de transporte completos y llenos y cargas unitarias – Acondicionamiento para ensayos. Atmósferas de acondicionamiento previas al ensayo.
• ISO 4180:2019 — Embalaje – Embalajes de transporte completos y llenos – Reglas generales para las pruebas de rendimiento.
• ASTM D4332-14(2021) — Práctica estándar para el acondicionamiento de contenedores, paquetes o componentes de embalaje para pruebas.
• ISTA 3A:2018 — Productos empaquetados para envío mediante sistema de entrega de paquetería de 70 kg (150 lb) o menos, protocolo de prueba para comercio electrónico/mensajería.
• ISTA 2A — Prueba de rendimiento de simulación parcial, prueba básica para envíos paletizados.
• ASTM D4169-22 — Práctica estándar para pruebas de rendimiento de contenedores y sistemas de envío.
• IEC 60068-2-30 — Calor húmedo, prueba cíclica Db, retirada del mercado para embalaje electrónico.

Fuentes autorizadas

• ISTA – Asociación Internacional de Tránsito Seguro. Organismo de referencia mundial para pruebas de transporte con protocolos 1-7 (simulación de laboratorio, parcial, integridad, paquete, temperatura).
• ISO/TC 122 – Embalaje. Comité técnico de ISO responsable de las normas sobre embalaje y ensayos de transporte.
• Comité ASTM D10 – Embalaje. Comité estadounidense con las series D4169, D4332 y D642 sobre pruebas de embalaje.
• IoPP – Instituto de Profesionales del Embalaje. Asociación líder para ingenieros y profesionales del embalaje.

Preguntas frecuentes sobre las pruebas de empaquetado

¿Qué atmósferas de acondicionamiento prescribe la norma ISO 2233?

La norma ISO 2233 define seis atmósferas estándar para el preacondicionamiento del embalaje antes de las pruebas mecánicas y climáticas. Las más utilizadas son: 23 °C/50 % RH (atmósfera estándar para pruebas generales, referencia Europa/Norteamérica), 20 °C/65 % RH (condiciones templadas húmedas, referencia Europa Central), 27 °C/65 % RH (clima tropical, equivalente a entornos asiáticos), 40 °C/90 % RH tropical extremo), -18 °C (cadena de frío), 55 °C (transporte en un contenedor expuesto al sol). El tiempo de acondicionamiento depende del material de embalaje: cartón ondulado 72 horas mínimo, cartón plegable 48 horas, plásticos 40 horas, materiales compuestos/de barrera hasta 2 semanas. La velocidad del aire debe ser de 0,5 a 1 m/s. Las muestras deben colocarse con un espacio mínimo de 50 mm para garantizar el intercambio de calor. Las pruebas de postacondicionamiento deben comenzar entre 5 y 15 minutos después de la extracción para evitar la deriva.

¿Cuál es la diferencia entre ISTA 3A y ASTM D4169?

ISTA 3A protocolo de simulación general específicamente para paquetes individuales de hasta 70 kg enviados por mensajería (entrega de paquetería). Incluye: acondicionamiento atmosférico (12-72 h), vibración aleatoria (3 ejes, 30 min cada uno, perfil del paquete), choque por caída (caídas rotacionales + planas desde alturas de 46-91 cm según el peso) e impacto concentrado. Es una prueba de aprobado/reprobado orientada al comercio electrónico. ASTM D4169 es más flexible: ofrece 18 programas (DC1-DC18) con 11 secuencias de peligro (manipulación, apilamiento de vehículos, vibración, LTL, transporte marítimo, humedad, ferrocarril, baja presión para envío aéreo, impacto concentrado). El usuario puede elegir el Nivel de Garantía I (alto riesgo), II (medio, predeterminado) o III (bajo) según la gravedad. D4169 DC13 cubre la entrega de paquetería de forma similar a ISTA 3A. Para envíos aéreos internacionales, se requieren además pruebas de baja presión (ASTM D6653, 0,57 atm = 4572 m de altitud de cabina). La norma ISO 4180 es el marco europeo equivalente. La elección depende del mercado (EE. UU., UE o Asia) y del cliente (Amazon requiere ISTA 6-Amazon, FedEx requiere ISTA 3A).

¿Cómo se integra la prueba climática en la prueba de transporte?

Los protocolos de la serie ISTA 7 y ASTM D4169 DC18 especifican pruebas combinadas de temperatura, humedad y vibración para simular las condiciones reales de envío. ISTA 7D simula las temperaturas de envío en contenedores: -29 °C / +60 °C / +40 °C/95 % RH durante 7 días. ISTA 7E, para productos farmacéuticos sensibles a la temperatura, utiliza perfiles térmicos con la temperatura cinética media como parámetro de aceptación. Para aplicaciones de cadena de frío, la cámara climática aloja el embalaje con un registrador de datos interno (p. ej., iButton, Tinytag) que registra la temperatura cada 60 segundos. La prueba se supera si: la temperatura del producto se mantiene dentro del rango especificado (2-8 °C para productos farmacéuticos refrigerados, -20 °C para productos congelados), no hay condensación interna y no hay daños físicos después de la secuencia de vibración + caída posterior a la prueba climática. Las cámaras climáticas para pruebas de embalaje tienen volúmenes de 1000 a 5000 L, un rango de temperatura de -40 a +80 °C, una uniformidad de ± 2 °C, un paso para cables de monitorización y puertas extragrandes para la manipulación de palés con transpaletas.

¿Qué cámara climática es la más adecuada para probar los envases farmacéuticos de la cadena de frío?

La cámara debe garantizar un rango de -30/+60 °C con uniformidad ± 1 °C en todo el volumen utilizable, estabilidad temporal ± 0,5 °C y una tasa de rampa de 1-2 °C/min para simular transiciones climáticas graduales. Humedad controlada 10-95% RH en un rango de +5/+60 °C. Para GDP (Buenas Prácticas de Distribución) EMA, son esenciales un registro de auditoría 21 CFR Parte 11, firmas electrónicas, copia de seguridad del servidor y sensores Pt100 clase A calibrados por ACCREDIA (incertidumbre ≤ 0,3 °C). Mapeo de 9-25 puntos según IEC 60068-3-6 para volúmenes > 2 m³. Sistema de emergencia con respaldo de batería ≥ 30 min. Alarmas SMS/correo electrónico para excursiones de temperatura fuera de los límites. Sistema de humidificación de vapor ultrafiltrado (conductividad < 5 µS/cm). Puertas equipadas con cortinas de aire para minimizar la entrada de aire durante la carga. Las cámaras de procesamiento FDM de 5.000 a 30.000 litros admiten palés EUR completos con instrumentación multicanal para la validación completa del perfil térmico del embalaje según ISTA 7D/E y el Anexo 9 de la Serie de Informes Técnicos 961 de la OMS.