TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE SALES SOLUBLES EN ACERO Y SUSTRATOS NO POROSOS
La corrosión es un proceso natural en el que un material (generalmente metal) se deteriora debido a su interacción con su entorno. La corrosión es un proceso electroquímico que requiere cuatro componentes: ánodo, cátodo, camino metálico y electrolito. La superficie del acero al carbono proporciona tres de estos componentes, faltando sólo el electrolito. Las sales solubles forman iones cuando se disuelven en agua y actúan como electrolito, acelerando el proceso de corrosión. Para detener o controlar la corrosión, se puede eliminar o controlar la acción del electrolito.
Fig 1. Corrosión en una tubería.
- Ánodo: sitio donde se pierde metal y se producen electrones
- Cátodo: sitio donde se consumen los electrones producidos en el ánodo. Camino metálico que conecta el ánodo y el cátodo
- Electrolito: proporciona reactivos para las reacciones catódicas y permite el flujo de iones
Las ampollas osmóticas se producen en recubrimientos protectores debido a la presencia de sales solubles. La ósmosis y la presión osmótica son los factores clave detrás de la formación de ampollas. La ósmosis se produce cuando una película de recubrimiento se vuelve semipermeable y permite que las moléculas de agua se muevan de una solución menos concentrada a una más concentrada. La presión osmótica aumenta cuando el volumen de la solución salina debajo de la película de recubrimiento y el sustrato aumenta. La presión osmótica hace que se formen ampollas, lo que puede resultar en una falla de adhesión del recubrimiento.
Técnicas de detención de presencia de sales solubles.
Existen dos técnicas ampliamente aceptadas para detectar la presencia de sales solubles en las superficies a revestir: detección de iones específicos y conductividad. La detección de iones específicos identifica los tipos y cantidades de cloruros, sulfatos, nitratos e iones ferrosos en la superficie, mientras que la conductividad solo establece la presencia de sales solubles en agua que aumentan la conductividad eléctrica del agua.
Soluciones para extracción de sal.
Los reactivos utilizados para extraer sales de superficies metálicas se dividen en dos categorías: agua de grado reactivo y soluciones acuosas de uso exclusivo. El agua de grado reactivo debe tener una conductividad máxima de 5 µS/cm y puede ser comprada o producida en el lugar con un desmineralizador portátil. Las soluciones de uso exclusivo solo deben usarse para las sales específicas descritas en las instrucciones del kit, no son adecuadas para medir conductividad de soluciones extraídas.
Métodos in situ para la medición de sales solubles totales por conductividad.
Los métodos in situ para la medición de sales solubles totales por conductividad incluyen la utilización de dispositivos de medición totalmente automatizados y técnicas de varios pasos. Estos dispositivos incluyen el medidor de sal soluble, medidor de salinidad superficial y tira de fibra de extracción continua, los cuales funcionan mediante la extracción de sales solubles de una superficie metálica y miden la conductividad de la solución en tiempo real. Estos dispositivos procesan los datos y almacenan los resultados internamente.
Las técnicas de varios pasos, como la técnica de hisopado/lavado, requieren varios procedimientos manuales y pasos para llevar a cabo la medición, lo que resulta en una mayor incertidumbre y experiencia y habilidad por parte del usuario.
El medidor de sal soluble es un dispositivo portátil que permite la extracción y análisis de muestras de sales solubles. Se puede conectar a equipos externos y proporciona resultados en términos de conductividad o mg/m2. El medidor de salinidad en superficie es un dispositivo totalmente automatizado que ofrece resultados en cuatro formatos, incluyendo conductividad, sal soluble y concentración de cloruro de sodio. La tira de fibra para extracción continua es un método sin manipulación manual que permite la evaluación de superficies irregulares y curvas.
Fig 2. Equipos para detección de sales solubles.
Sin embargo, estos métodos también tienen limitaciones, como la necesidad de mantenimiento y calibración, restricciones en la compatibilidad y sensibilidad a interferencias externas. La técnica de hisopado/lavado es un método manual para medir la conductividad de sales en superficies de acero o no porosas que requiere una mayor experiencia y habilidad del usuario en comparación con los métodos totalmente automatizados. En general, estos métodos proporcionan una alternativa a las celdas de parche para medir la salinidad de una solución y pueden utilizarse en diferentes aplicaciones industriales y de investigación.
Métodos in situ totalmente automatizados para iones específicos.
Podemos emplear las siguientes técnicas para detectar en la industria la cantidad de sales en los diversos sustratos.
Técnica de tira reactiva para detectar iones cloruro: método simple y rápido que usa tiras reactivas impregnadas con indicador específico para cloruros. Se aplica en hisopado/lavado o extractos y la intensidad de la coloración indica la concentración de cloruros. Tiene limitaciones en sensibilidad y precisión.
Prueba de tubo detector para detectar iones cloruro: método que usa un tubo de vidrio con solución reactiva e indicador que cambia de color en presencia de cloruros. Económico y rápido, pero puede tener limitaciones en precisión y sensibilidad.
Prueba de tira reactiva para detectar iones ferrosos: método que aplica una tira reactiva con indicador sensible al hierro en soluciones o extractos. La coloración indica la concentración de iones de hierro presentes en la muestra. Tiene limitaciones en precisión y rango de detección.
Determinación volumétrica de gota in situ para medir cloruro: método que mezcla solución de indicador y estándar de cloruro en tubo de ensayo y aplica gota en superficie a probar. El cambio de color indica la cantidad de cloruro presente en la superficie. Fácil de usar, pero subjetivo y sin lectura cuantitativa exacta.
Extracto de manga para cloruro solamente: método que extrae iones cloruro aplicando una solución con manga en superficie y recoge extracto que se puede medir para determinar concentración de cloruros. Eficaz y rápido, pero requiere habilidad para evitar interferencia de otros iones.
Fig 3. Equipo de medición de sales.
Método de referencia de extracción por ebullición.
El método de referencia de extracción por ebullición es un método utilizado para la extracción de sales soluble en agua de muestras sólidas o semisólidas. En este método, se coloca la muestra en un tubo de ensayo y se agrega agua destilada caliente hasta que la muestra se disuelva completamente. Luego se agita el tubo de ensayo y se calienta a ebullición para asegurarse de que todas las sales solubles se disuelvan en el agua. El tubo se enfría y se filtra para separar la solución de la muestra sólida o semisólida. La solución filtrada se puede usar para determinar la concentración de los iones presentes en la muestra mediante técnicas analíticas como espectroscopía, cromatografía o análisis de conductividad.
Es un método accesible y económico que no requiere equipos costosos o complejos. Sin embargo, puede ser inviable para la extracción de compuestos que no son solubles en agua o que se pierden durante el proceso de ebullición, por lo que es importante evaluar adecuadamente la viabilidad de esta técnica antes de su uso.
Método de referencia en laboratorio para la detección de iones cloruro por determinación volumétrica.
El método de referencia en el laboratorio para la detección de iones cloruro es la determinación volumétrica con una técnica de titulación con un indicador ácido-base. Esta técnica implica la adición de una solución conocida de un agente titulante (por ejemplo, hidróxido de sodio) hasta que la solución cambia de color indicando que se ha alcanzado el punto final de la reacción. La concentración de cloruro se puede calcular a partir de la cantidad de agente titulante necesaria para alcanzar el punto final.
Fig 4. Método de análisis volumétrico de detección de iones de cloruro.
El método de titulación es una técnica establecida para la medición precisa de la concentración de cloruro. Sin embargo, requiere habilidades experimentales y entrenamiento y puede ser más costoso que otros métodos debido a la necesidad de soluciones titulantes y reactivos específicos. Además, es un proceso tardado comparado con otros métodos de detección.
Técnicas disponibles para reducir los niveles de sal en superficies de acero.
La limpieza con chorro abrasivo en seco es un método común para preparar la superficie de acero para recubrimientos. Sin embargo, los métodos más eficientes para reducir los niveles de sales solubles son la limpieza con chorro de agua a presión ultra alta, con chorro de agua a alta presión con abrasivo, y limpieza con chorro abrasivo húmedo. Es importante verificar los niveles de sales solubles después de la limpieza, utilizando una prueba de conductividad de la solución salina soluble extraída del sustrato.
Normas de referencia.Las normas utilizadas en este documento incluyen: SP 5/NACE N°1 para limpieza con chorro abrasivo a metal blanco, ASTM D4327 y ASTM D512 para ensayos de iones cloruro en agua, ISO 8502 para la preparación de superficies de acero antes de la aplicación de pinturas, NACE SP0508-2010 para la validación de equivalencia a la norma ISO 8502-9 en la medición de niveles de sales solubles.
