Vacuum Decay – Introduzione e principio fisico
Il Vacuum Decay è il metodo deterministico più utilizzato per il controllo di integrità degli imballaggi (CCIT).
Questo metodo viene utilizzato da diversi decenni, e sul mercato vi sono versioni avanzate adatte sia alle applicazioni online che a quelle da banco.
Il metodo vacuum decay può essere utilizzato per testare moltissime tipologie di imballaggi diversi: rigidi o flessibili, di dimensioni grandi (litri) o piccole (ml), costruiti in metallo, vetro o plastica, non è influenzato dal colore del materiale, si possono misurare campioni contenenti liquidi o polveri, anche con una quantità minima o in assenza di gas nello spazio di testa, che può essere aria, azoto o anidride carbonica.
Solitamente, le applicazioni online hanno necessità di testare a una maggiore velocità, ma con una sensibilità inferiore rispetto agli strumenti da banco.
Principio fisico
Il principio fisico è relativamente semplice: se si ha un contenitore con del gas nello spazio di testa e questo gas è a pressione atmosferica, si applica il vuoto all’esterno del contenitore; se è presente una perdita, il gas all’interno inizia a fluire verso lo spazio esterno.
Il contenitore da testare viene inserito in una camera a tenuta che corrisponde il più possibile alla dimensione e alla forma esterna del contenitore da testare, il volume morto all’esterno del contenitore è molto limitato.
Per l’esecuzione del test, il vuoto si applica per un brevissimo periodo, giusto il tempo necessario per raggiungere il valore preimpostato di pressione residuale, poi la camera viene isolata chiudendo le valvole e si osserva il livello di vuoto nella camera.
Nel caso in cui si stia testando un contenitore con una perdita, l’aria fuoriesce dalla perdita spostandosi nel volume morto della camera e causando un aumento della pressione osservata, ovvero una diminuzione del vuoto, da cui deriva il nome Vacuum Decay.
Da un punto di vista concettuale, la legge fisica che sta alla base di questo metodo è molto semplice: l’equazione generale dei gas perfetti (equazione di Clapeyron):
PV = nRT
Dove:
P è la pressione osservata della camera
V è il volume dello spazio disponibile nella camera (volume morto all’esterno del campione)
n è il quantitativo di gas nel volume V, espresso in numero di moli
R è una costante chiamata costante universale dei gas
T è la temperatura assoluta espressa in gradi Kelvin
I dati importanti vengono misurati sull’volume che è all’interno della camera di misura, ma all’esterno del contenitore da testare (il cosiddetto “volume morto”).
R, T and V rimangono invariate durante la misurazione. La quantità di gas/vapore nel volume morto aumenta dall’inizio alla fine del test perché il gas o il vapore fuoriesce dalla perdita del contenitore e finisce nel volume morto. In pratica, n aumenta.
Come conseguenza, P aumenta, per mantenere l’equazione. Aumentando la pressione, si parla di vacuum decay (decadimento del vuoto).
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