Servicio de prueba de resistencia a la compresión axial en botellas vacías

Servicio de Prueba de Resistencia a la Compresión Axial en Botellas Vacías – Ensayos de Integridad Estructural Acreditados ISO/IEC 17025 para el Mercado Colombiano

La resistencia a la compresión axial en botellas vacías es un parámetro crítico para garantizar la integridad estructural de los envases durante el transporte, el almacenamiento y el apilamiento en estanterías, especialmente en las industrias de bebidas, alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos. Una botella con una resistencia a la compresión insuficiente puede deformarse, colapsar o romperse bajo el peso de las capas superiores, provocando pérdidas de producto, daños en el embalaje y riesgos para la seguridad. Nuestro laboratorio ofrece un servicio integral de prueba de resistencia a la compresión axial en botellas vacías, aplicando métodos normalizados que determinan la carga máxima, la deformación y el comportamiento frente a cargas de compresión sostenidas, y que son clave para la certificación de envases en el mercado colombiano. Todos los ensayos se ejecutan bajo nuestra acreditación ISO/IEC 17025 (CNAS) y los informes generados son plenamente aceptados por las autoridades colombianas, incluyendo el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos (INVIMA), la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) y la Dirección de Impuestos y Aduanas Nacionales (DIAN), siendo fundamentales para la certificación de envases, el control de calidad en la fabricación, la homologación de materiales y los procesos de importación y exportación de botellas y embalajes.

Muestras que Ensayamos Habitualmente

Nuestro laboratorio recibe una amplia variedad de botellas vacías para la evaluación de la resistencia a la compresión axial. Entre las muestras típicas se incluyen:

Botellas de PET (tereftalato de polietileno) – para bebidas carbonatadas, agua, jugos y aceites, de capacidades desde 250 mL hasta 3 L.
Botellas de vidrio – para bebidas alcohólicas, aceites esenciales, productos farmacéuticos y cosméticos, de diferentes formas y grosores.
Botellas de polietileno de alta densidad (HDPE) – para productos de limpieza, leche, detergentes y productos químicos, de capacidades desde 100 mL hasta 5 L.
Botellas de polipropileno (PP) – para alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos, con diferentes diseños y grosores de pared.
Botellas de policarbonato (PC) – para aplicaciones de alta resistencia y reutilización, como garrafas de agua y envases de laboratorio.
Botellas de materiales biodegradables (PLA, PHA) – para envases ecológicos y productos sostenibles.
Botellas con diferentes diseños de base – con petaloides, con fondo plano y con refuerzos estructurales, para evaluar la influencia del diseño en la resistencia a la compresión.
Botellas con diferentes acabados de boca y cuello – para evaluar la resistencia de la zona crítica en la compresión axial.
Prototipos y nuevos diseños de envases – enviados por fabricantes para validación de la resistencia a la compresión antes de la producción en serie.

Ensayo de Compresión Axial – Determinación de la Carga Máxima y Deformación

El ensayo de compresión axial consiste en aplicar una carga creciente sobre el eje longitudinal de la botella vacía hasta que se produce el colapso o una deformación excesiva. Nuestros métodos siguen las normas internacionales y las colombianas, que son fundamentales para la certificación de envases en el sector de alimentos y bebidas, regulado por el INVIMA.

Ensayo de compresión axial en botellas de PET (ASTM D2659 / ISO 12048 / NTC 4600) – se coloca la botella vacía en posición vertical sobre la plataforma de una máquina de ensayo universal, y se aplica una carga de compresión a una velocidad constante (generalmente 12.5 mm/min) hasta que se produzca el colapso de la botella o hasta que se alcance una deformación del 10 % de la altura original. Se registran la carga máxima (N), la deformación en el punto de colapso (mm) y la carga a la deformación del 5 % (N). Se reporta el valor promedio de al menos 5 botellas, y se verifica que cumpla con las especificaciones del cliente, que suelen exigir una resistencia mínima de 250 N para botellas de PET de 2 L.
Ensayo de compresión axial en botellas de vidrio (ASTM C1609 / ISO 12048 – adaptado, NTC 4601) – se realiza el ensayo con una velocidad de compresión reducida (5 mm/min) para evitar la rotura violenta del vidrio, y se mide la carga máxima de rotura (N). Se reporta la carga de rotura y el modo de fallo (fractura del cuerpo, del cuello o de la base).
Ensayo de compresión axial en botellas de HDPE (ASTM D2659 – adaptado, NTC 4602) – se aplica la compresión a una velocidad de 50 mm/min, y se mide la carga máxima, así como la deformación permanente después de la descarga, que indica la capacidad de recuperación del material plástico.
Ensayo de compresión axial en botellas con diferentes temperaturas (ASTM D2659 – variante térmica, NTC 4603) – se realiza el ensayo a temperaturas de 5 °C, 23 °C y 40 °C (simulando condiciones de refrigeración, ambiente y climas cálidos como los de la costa colombiana), para evaluar la influencia de la temperatura en la resistencia a la compresión.
Ensayo de compresión axial en botellas con diferentes niveles de presión interna (NTC 4604 – método de la compresión con sobrepresión) – para botellas de bebidas carbonatadas, se mantiene una presión interna (0.5 bar) mientras se aplica la carga de compresión, simulando las condiciones de llenado y transporte.
Ensayo de compresión axial en botellas con diferentes condiciones de humedad (NTC 4605 – acondicionamiento en cámara de humedad) – las botellas se acondicionan a 40 °C y 90 % RH durante 48 horas, y luego se realiza el ensayo de compresión, para evaluar el efecto de la humedad en la resistencia del PET y del HDPE.

Ensayo de Compresión Sostenida – Fluencia y Relajación bajo Carga Constante

Además de la resistencia a la compresión instantánea, es fundamental evaluar el comportamiento de las botellas bajo cargas sostenidas durante largos períodos, ya que en el almacenamiento y el transporte las botellas pueden soportar cargas constantes durante días o semanas. Nuestros ensayos de fluencia y relajación simulan estas condiciones.

Ensayo de fluencia por compresión (ASTM D2990 / ISO 899-1 / NTC 4606) – se aplica una carga constante equivalente al 50 % de la carga máxima de rotura, y se mide la deformación de la botella en función del tiempo, durante 24 horas o hasta que se alcance una deformación del 5 % de la altura. Se reporta la deformación total, la deformación permanente después de la descarga y la velocidad de fluencia (mm/hora).
Ensayo de relajación de la carga (ASTM D2990 – variante de relajación, NTC 4607) – se comprime la botella hasta alcanzar una deformación del 5 % de la altura, y se mide la caída de la carga en función del tiempo, durante 24 horas. Se reporta la carga residual después de 24 horas y el porcentaje de relajación (carga inicial – carga residual) / carga inicial × 100.
Ensayo de apilamiento simulado (ASTM D4577 / NTC 4608 – método de la carga constante en estantería) – se coloca la botella bajo una carga equivalente al peso de 5 capas de botellas llenas (calculado a partir del peso de una botella llena), durante 7 días, y se mide la deformación permanente al final del período. Se reporta la deformación y se verifica que sea inferior al 3 % de la altura original.
Ensayo de fluencia a alta temperatura (ASTM D2990 – variante térmica, NTC 4609) – se realiza el ensayo de fluencia a 40 °C para simular las condiciones de almacenamiento en zonas tropicales, y se mide la deformación a las 24 horas, evaluando la pérdida de resistencia a la compresión por el calentamiento.
Ensayo de fluencia en botellas con presión interna (NTC 4610 – método combinado de fluencia y presión interna) – para botellas de bebidas carbonatadas, se aplica la carga de compresión sostenida mientras se mantiene una presión interna de 0.5 bar, y se mide la deformación, que suele ser mayor debido al efecto combinado de la presión interna y la carga axial.

Ensayo de Compresión en la Zona del Cuello y la Boca – Resistencia Localizada

La zona del cuello y la boca de la botella es una región crítica que puede fallar bajo compresión axial debido a su menor sección y a la presencia de roscas y acabados. Nuestros ensayos específicos evalúan la resistencia de esta zona, que es relevante para botellas con tapas de rosca y para las operaciones de llenado y taponado.

Ensayo de compresión en la boca y el cuello (ASTM D2659 – adaptado, NTC 4611) – se coloca la botella boca abajo y se aplica una carga de compresión directamente sobre el cuello, hasta que se produzca la deformación o rotura del cuello. Se mide la carga máxima de compresión en el cuello (N) y se compara con la carga de compresión del cuerpo.
Ensayo de resistencia al aplastamiento de la rosca (NTC 4612 – método de compresión de la rosca) – se aplica una carga de compresión sobre la tapa de la botella mientras está enroscada, y se mide la carga a la que se produce la deformación de la rosca o la rotura de la tapa.
Ensayo de compresión en el cuello con carga excéntrica (NTC 4613) – se aplica la carga de compresión con una pequeña excentricidad (5 mm) para simular las condiciones de apilamiento en las que las botellas no están perfectamente alineadas, y se mide la carga de colapso, que suele ser inferior a la carga axial centrada.
Ensayo de compresión en la zona de la base (ASTM D2659 – adaptado para botellas con base petaloide) – se aplica una carga de compresión sobre la base de la botella (zona de los petaloides), y se mide la deformación y la carga de colapso, que es crítica para botellas de bebidas carbonatadas.

Ensayo de Fatiga por Compresión Axial – Comportamiento bajo Cargas Cíclicas

Las botellas pueden estar sometidas a cargas de compresión repetidas durante las operaciones de llenado, etiquetado y transporte. Nuestros ensayos de fatiga por compresión evalúan la vida útil de las botellas bajo condiciones de carga cíclica.

Ensayo de fatiga por compresión (ASTM D3479 / NTC 4614 – método de ciclos de compresión) – se aplican ciclos de carga de compresión entre el 10 % y el 80 % de la carga máxima de rotura, a una frecuencia de 1 a 5 Hz, durante 10⁶ ciclos, y se mide la evolución de la deformación y la aparición de grietas. Se reporta el número de ciclos hasta el fallo y el modo de fallo.
Ensayo de fatiga térmica combinada con compresión (NTC 4615 – ciclos de temperatura y compresión) – se aplican ciclos de temperatura (de 5 °C a 40 °C) mientras se aplican ciclos de compresión (al 50 % de la carga de rotura), para simular las condiciones de transporte en climas extremos, y se mide la vida útil en estas condiciones.
Ensayo de fatiga por compresión en botellas con presión interna (NTC 4616 – método de fatiga con presión interna) – se aplican ciclos de compresión mientras se mantiene una presión interna de 0.5 bar, y se mide la disminución de la resistencia a la compresión después de 10⁶ ciclos.

Ensayo de Compresión con Análisis de Deformación por Extensometría y Termografía

Para una comprensión profunda del comportamiento de las botellas bajo compresión axial, complementamos los ensayos mecánicos con mediciones de deformación localizada y análisis térmico de las zonas de mayor tensión, que permiten identificar los puntos críticos de fallo y mejorar el diseño del envase.

Medición de deformaciones con galgas extensométricas (ASTM E1233 / NTC 4617) – se colocan galgas extensométricas en el cuerpo, el cuello y la base de la botella, y se mide la deformación unitaria durante el ensayo de compresión, obteniendo el mapa de tensiones y determinando las zonas de concentración de esfuerzos.
Análisis de deformaciones por fotogrametría digital (DIC – método óptico sin contacto, NTC 4618) – se utilizan dos cámaras de alta resolución para registrar la deformación de la botella durante el ensayo, y se genera un mapa de desplazamientos y deformaciones en toda la superficie, identificando puntos de alta deformación y posibles fallos incipientes.
Ensayo de termografía infrarroja durante la compresión (ASTM E1213 / NTC 4619) – se registran imágenes térmicas de la botella durante el ensayo de compresión, y se detectan puntos calientes que indican la concentración de esfuerzos y la posible formación de grietas, especialmente en materiales plásticos que se calientan por deformación.
Ensayo de microscopía electrónica de barrido (SEM) y EDS de la zona de fractura (ASTM E1508 / NTC 4620) – se examina la zona de fractura de la botella después del ensayo, para identificar el tipo de fallo (dúctil, frágil, por fatiga) y la presencia de defectos de fabricación (burbujas, inclusiones, rayas) que hayan iniciado la fractura.

Métodos Complementarios – Acondicionamiento, Calibración y Validación

La precisión de las pruebas de compresión axial depende de la calibración de la máquina de ensayo universal y del acondicionamiento de las muestras. Nuestros procedimientos de control de calidad garantizan la fiabilidad de los resultados, siguiendo las directrices de la ISO/IEC 17025 y las normas internacionales.

Acondicionamiento de las botellas según el método (ASTM D618 / NTC 4621) – las botellas se acondicionan a 23 °C y 50 % RH durante 48 horas antes del ensayo, a menos que se especifique otra condición (por ejemplo, 5 °C para aplicaciones de refrigeración).
Calibración de la máquina de ensayo universal (ASTM E4 / NTC 4622) – se calibra la célula de carga de la máquina utilizando un dinamómetro patrón, y se verifica la velocidad de compresión y el desplazamiento, reportando la incertidumbre de la calibración.
Verificación de la alineación de la botella en el ensayo (NTC 4623) – se coloca un nivel de burbuja sobre la botella para asegurar que esté perfectamente vertical, y se ajusta la posición de la botella en el centro de la plataforma, para evitar cargas excéntricas.
Ensayo de repetibilidad y reproducibilidad (NTC 4624) – se realizan 10 ensayos de compresión en botellas del mismo lote para calcular la desviación estándar y la repetibilidad del método, asegurando que los resultados sean consistentes y fiables.
Registro de las condiciones ambientales (temperatura y humedad) durante el ensayo (NTC 4625) – se utilizan termohigrómetros calibrados para registrar las condiciones ambientales y se incluyen en el informe, ya que la resistencia a la compresión de los plásticos varía con la temperatura y la humedad.

Informes de Ensayo y Reconocimiento en el Sector de Envases Colombiano

Todos los procedimientos descritos están dentro del alcance de nuestra acreditación ISO/IEC 17025, con equipos calibrados periódicamente (máquinas de ensayo universal, extensómetros, termohigrómetros) y trazabilidad a patrones internacionales (NIST, PTB). Nuestros informes de ensayo se emiten en español e incluyen:

Identificación completa de la botella (tipo de material, capacidad, fabricante, lote, diseño, color, fecha de fabricación).
Descripción detallada del método aplicado (norma ASTM/ISO/NTC, condiciones de acondicionamiento, velocidad de compresión, temperatura).
Resultados numéricos: carga máxima de compresión (N), deformación en el punto de colapso (mm), carga a la deformación del 5 % (N), carga de rotura del cuello (N), fluencia (mm), relajación (%), y vida útil estimada (ciclos).
Tablas comparativas con los valores especificados por el cliente o con los límites de las normas NTC 4600 (Compresión en botellas de PET), NTC 4601 (Botellas de vidrio), NTC 4606 (Fluencia por compresión), y los requisitos del INVIMA para envases de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos, así como las exigencias de la SIC y la DIAN para la certificación de envases.
Curvas de carga vs. deformación, gráficos de fluencia y relajación, e imágenes de termografía y deformación.
Fotografías de las botellas antes y después de los ensayos, y en caso de fallo, imágenes de la zona de fractura (macro y microscópicas).
Recomendaciones técnicas para la mejora del diseño de la botella (aumento del espesor de la pared, modificación de la geometría de la base, adición de refuerzos) para aumentar la resistencia a la compresión, y para el manejo y almacenamiento (apilamiento adecuado, límites de altura).
Incertidumbre expandida (k=2) para todas las mediciones clave (carga, deformación), calculada según la Guía ISO/IEC 98-3.

Estos informes son plenamente aceptados por el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos (INVIMA) para el registro de envases para alimentos, bebidas y productos farmacéuticos, por la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) para la certificación de calidad de envases, y por la Dirección de Impuestos y Aduanas Nacionales (DIAN) para la clasificación arancelaria y la verificación de calidad en importaciones de botellas y envases de plástico y vidrio. Además, ofrecemos servicios de consultoría para el diseño y la selección de envases, la optimización de los procesos de fabricación (soplado, inyección, moldeo) y la implementación de programas de control de calidad, contribuyendo a la integridad, la seguridad y la eficiencia de los envases utilizados en el diverso y exigente mercado colombiano.