Contaminación por sales solubles: por qué provoca fallos en los revestimientos y cómo detectarla

La contaminación por sales solubles es una de las variables menos especificadas en la preparación de superficies industriales y una causa raíz frecuente de fallos prematuros del recubrimiento. Una superficie puede superar la inspección visual de limpieza, mostrar un perfil de anclaje adecuado y, aun así, presentar suficiente contaminación iónica como para provocar ampollamiento osmótico una vez aplicado el recubrimiento. Este artículo explica qué son las sales solubles, por qué causan fallos, cómo detectarlas, qué límites se utilizan y qué métodos de preparación las reducen realmente.

¿Qué son las sales solubles?

En el contexto de la preparación de superficies de acero, las sales solubles son compuestos químicos iónicos, principalmente cloruros, sulfatos y nitratos, que se disuelven en agua y permanecen sobre la superficie del acero tras la preparación. Son invisibles a simple vista. Ninguna norma visual de preparación de superficies (ni SP 10, ni SP 5, ni WJ-1) puede detectar ni controlar la contaminación por sales solubles. La inspección visual por sí sola no dice nada sobre los niveles de sales.

Las principales fuentes de contaminación por sales solubles en estructuras de acero son:

• Ambiente marino: la sal marina transportada por el aire se deposita en plataformas offshore, buques, estructuras costeras y tuberías. La deposición de cloruros en atmósferas marinas puede ser varios órdenes de magnitud mayor que en ambientes de interior.
• Atmósfera industrial: el dióxido de azufre procedente de procesos de combustión forma con el tiempo depósitos de sulfatos sobre las superficies de acero. Las principales fuentes son la generación de energía, el refino y los entornos de industria pesada.
• Abrasivo contaminado: el abrasivo reciclado puede acumular contaminación por cloruros y sulfatos de usos anteriores. Utilizar abrasivo contaminado introduce sales en el perfil de la superficie durante el chorreado. Los abrasivos se ensayan para ello por conductividad según ASTM D4940.
• Contaminación de recubrimientos existentes: los recubrimientos antiguos, sobre todo en estructuras marinas, pueden tener sales solubles atrapadas bajo la película de ciclos de recubrimiento anteriores. Chorrear a través de una capa de recubrimiento contaminada puede redistribuir las sales en el nuevo perfil de la superficie.
• Agua de lavado: si se utiliza lavado a presión como pretratamiento y el agua contiene cloruros disueltos (por ejemplo, agua subterránea salobre o agua de mar sin tratar), las sales se depositan sobre la superficie del acero en lugar de eliminarse.

¿Por qué las sales solubles causan fallos del recubrimiento?

El mecanismo es el ampollamiento osmótico, uno de los modos de fallo de recubrimientos más destructivos en servicio.

Cuando se aplica un recubrimiento sobre acero contaminado con sales solubles, las sales quedan atrapadas en la interfaz entre el recubrimiento y el acero. Las soluciones salinas tienen una presión de vapor inferior a la del agua pura: las sales son higroscópicas y atraen agua a través de la película semipermeable del recubrimiento por ósmosis. Con el tiempo, el agua se acumula en los depósitos de sal y genera una presión localizada bajo la película. El recubrimiento forma ampollas, la corrosión comienza bajo la película y el sistema falla de dentro hacia fuera, empezando en la interfaz entre el acero y el recubrimiento.

La consecuencia práctica es que un sistema de recubrimiento diseñado para una larga vida útil puede fallar por ampollamiento en los primeros meses o años si se aplica sobre una superficie contaminada con sales. Cuanto mayor es la concentración de sales, más rápido y más grave es el ampollamiento. En servicio de inmersión, donde el agua llega a la película de forma continua, el fallo puede producirse aún más rápido.

Este modo de fallo no puede detectarse ni preverse mediante inspección visual en el momento de aplicar el recubrimiento. La superficie parece aceptable. El recubrimiento parece uniforme. El fallo solo se hace evidente más tarde, a menudo en el peor lugar posible: una estructura offshore a mitad de ciclo, el revestimiento interior de un tanque ya en servicio o una tubería que no puede detenerse para su reparación.

¿Cómo se detecta la contaminación por sales solubles?

El método de campo estándar para medir la contaminación por sales solubles en superficies de acero es el método del parche Bresle, normalizado en ISO 8502-6 (extracción) e ISO 8502-9 (determinación conductimétrica). La ISO 8502-9 mide todos los contaminantes iónicos en conjunto e informa una densidad superficial de sales solubles en agua; no identifica sales individuales como cloruros o sulfatos. La SSPC Guide 15 describe otros métodos de extracción y análisis en campo. La ASTM D4940 es un ensayo diferente: se aplica a los abrasivos de chorreado, no a la superficie del acero.

El ensayo del parche Bresle, paso a paso

1. Adhiera un parche Bresle (una celda flexible con un área de ensayo definida, normalmente de 1250 mm²) a la superficie de acero preparada.
2. Inyecte en el parche con una jeringa un volumen medido de agua desionizada (unos pocos mililitros, según el tamaño del parche).
3. Deje el agua en contacto con la superficie durante el tiempo indicado en el procedimiento o en la especificación del proyecto, introduciéndola y extrayéndola con la jeringa para disolver las sales.
4. Extraiga el agua del parche con la jeringa.
5. Mida la conductividad de la solución extraída (µS/cm) con un conductímetro calibrado, corrigiendo según la conductividad del agua en blanco.
6. Convierta la lectura de conductividad en una densidad superficial de sales solubles (mg/m² o µg/cm², normalmente como equivalente de NaCl; 10 mg/m² = 1 µg/cm²) mediante la fórmula de la ISO 8502-9 o la conversión del instrumento.

Registre la ubicación, la fecha y el resultado de cada punto de ensayo. La documentación del proyecto debe especificar un número mínimo de puntos de ensayo por unidad de superficie, y la densidad de ensayos debe aumentar en zonas con contaminación alta conocida o sospechada.

Kits de ensayo específicos por ion

Cuando la especificación fija límites para iones individuales (cloruro, sulfato, nitrato o hierro ferroso) en lugar de la conductividad total, existen tiras reactivas específicas por ion, kits de valoración y métodos colorimétricos. También ayudan a identificar el origen de la contaminación (cloruros marinos frente a sulfatos industriales) y a orientar las decisiones de corrección.

¿Cuáles son los límites típicos de sales solubles?

No existe un límite universal único para la contaminación por sales solubles. El límite aplicable depende del entorno de servicio, del sistema de recubrimiento y de la especificación del propietario. Preste atención a las unidades: los límites publicados se expresan como sales totales (equivalente de NaCl) o como un ion concreto (normalmente cloruro), y en mg/m² o µg/cm². Confundirlos produce errores de un factor diez. Ejemplos publicados:

Son ejemplos, no recomendaciones para un proyecto concreto. Verifique siempre el límite aplicable en la TDS del fabricante del recubrimiento y en la especificación del proyecto. Cuando ambos difieren, normalmente se aplica el límite más estricto. Cómo incluir el límite en un contrato se explica en cómo redactar una especificación de preparación de superficies.

¿Qué preparación de superficies elimina las sales y cuál no?

Este es el punto práctico más importante: el chorreado abrasivo en seco por sí solo no elimina de forma fiable la contaminación por sales solubles. El chorreado elimina la calamina, el óxido y los recubrimientos, pero los cloruros y sulfatos retenidos en el fondo de las picaduras de corrosión o en el perfil pueden permanecer tras el chorreado. KTA-Tator señala que la aparición de manchas de óxido definidas durante la noche sobre una superficie recién chorreada es un claro indicio de presencia de sales. El chorreado también puede redistribuir la contaminación por la superficie, por lo que las sales concentradas en la corrosión por picaduras merecen una atención especial.

Métodos que reducen la contaminación por sales solubles:

• Hidrochorreado (HP/UHP): el agua disuelve y arrastra los cloruros y sulfatos de la superficie y de las picaduras. Es muy eficaz, pero obliga a controlar el óxido instantáneo; consulte las normas de hidrochorreado WJ-1 a WJ-4 y la prevención del óxido instantáneo.
• Lavado a presión con agua dulce: eficaz como pretratamiento de superficies muy contaminadas antes del chorreado. No sustituye al chorreado, pero reduce considerablemente la carga de sales.
• Chorreado abrasivo húmedo: el componente de agua disuelve y elimina las sales durante el chorreado. Por lo general, es más eficaz que el chorreado en seco para eliminar sales.
• Eliminadores de sales solubles: productos líquidos comerciales, utilizados en el agua de lavado o aplicados directamente sobre la superficie, que ayudan a disolver y desprender las sales del acero. Su eficacia varía y debe confirmarse volviendo a ensayar tras el tratamiento.

Bristle Blasting y sales solubles

Las herramientas mecánicas en seco no disuelven la contaminación iónica como lo hacen los métodos con agua. Sin embargo, los ensayos de laboratorio de MTEST encargados por MontiPower (Dr. Prepper n.º 4) constataron que el Bristle Blaster® desprendía físicamente las sales superficiales ligadas al óxido, reduciendo los niveles totales de sales en superficie de 115 µg/cm² (valor de referencia) a 5–22 µg/cm² solo con Bristle Blasting. Combinado con un pretratamiento de 3 ml de tensioactivo, las sales totales residuales se redujeron a 1 µg/cm². El estudio solo utilizó cloruro de sodio sobre paneles oxidados; los resultados pueden variar con otros tipos de sales, condiciones del acero y superficies con picaduras severas. En campo, una junta de soldadura de campo tratada con Bristle Blasting para Total E&P en Bolivia registró un resultado de sales de 1,4 µg/cm² (informe del proyecto).

Cuando los niveles de sales solubles superan el límite del fabricante del recubrimiento en una superficie que se va a preparar mecánicamente, aplique un pretratamiento con lavado con agua dulce, un lavado con tensioactivo o eliminador de sales, o hidrochorreado para que los niveles de sales cumplan la especificación; después, prepare mecánicamente para restablecer la limpieza y el perfil de anclaje, y vuelva a ensayar antes de imprimar.

Cómo integrar los ensayos de sales en su programa de control de calidad

El ensayo de sales solubles debe ser un punto de control obligatorio en el plan de control de calidad de cualquier proyecto de recubrimiento en atmósfera marina o industrial. Las buenas prácticas son:

1. Ensayar antes de la preparación de superficies para establecer el nivel de contaminación de referencia e identificar las zonas de alto riesgo.
2. Ensayar después de la preparación de superficies, pero antes de imprimar, para confirmar que la contaminación cumple la especificación.
3. Volver a ensayar tras cualquier lavado, hidrochorreado o tratamiento químico para confirmar su eficacia.
4. No permitir que se imprime una zona que no haya superado el ensayo de contaminación por sales.

Documente todos los resultados de los ensayos con la ubicación, la fecha, la hora, la temperatura, la HR y el instrumento y certificado de calibración utilizados. Esta documentación es esencial para las reclamaciones de garantía y para el análisis de causa raíz si se produce un fallo del recubrimiento. Las lecturas de perfil pertenecen al mismo registro; consulte la guía de campo para la medición del perfil de anclaje.

Puntos clave

• La contaminación por sales solubles, principalmente cloruros y sulfatos, es invisible y no puede detectarse mediante inspección visual ni medición del perfil de anclaje.
• La contaminación iónica atrapada bajo una película de recubrimiento provoca ampollamiento osmótico, que puede destruir un sistema de recubrimiento mucho antes del final de su vida de diseño.
• El método de campo estándar es el parche Bresle (ISO 8502-6) con medición conductimétrica (ISO 8502-9), cuyo resultado se expresa como densidad superficial de sales solubles en mg/m² o µg/cm².
• Los límites dependen del entorno de servicio y de la especificación: por ejemplo, 50 mg/m² de equivalente de NaCl para los tanques de lastre según IMO PSPC, y 3–5 µg/cm² de cloruro en la práctica de la US Navy. Preste atención a las unidades.
• El chorreado abrasivo en seco no elimina de forma fiable las sales solubles. El Bristle Blaster® redujo las sales superficiales por desprendimiento físico en los ensayos de laboratorio de MTEST (Dr. Prepper n.º 4), pero no disuelve ni arrastra las sales como los métodos con agua. Cuando los niveles de sales superan la especificación, utilice lavado con agua, eliminadores de sales o hidrochorreado antes de la preparación mecánica.
• El ensayo de sales debe ser un punto de control obligatorio en el plan de control de calidad de todo proyecto de recubrimiento en activos marinos o industriales.

Preguntas frecuentes

¿Qué nivel de sales solubles es aceptable antes de aplicar el recubrimiento?

No existe un valor universal; deciden la hoja de datos del recubrimiento y la especificación del proyecto. Ejemplos publicados: IMO PSPC admite 50 mg/m² de equivalente de NaCl (5 µg/cm²) en tanques de lastre; los límites de la US Navy son 3 µg/cm² de cloruro para inmersión y 5 µg/cm² para servicio sin inmersión. El servicio de inmersión siempre requiere los límites más bajos.

¿Cómo se ensaya el acero para detectar sales solubles?

Adhiera un parche Bresle (ISO 8502-6), inyecte agua desionizada, extráigala tras el tiempo de contacto especificado y mida su conductividad (ISO 8502-9). El resultado se convierte en una densidad superficial de sales solubles en mg/m² o µg/cm². Los kits específicos por ion permiten identificar por separado cloruros, sulfatos o iones ferrosos.

¿El chorreado abrasivo elimina las sales solubles?

No de forma fiable. El chorreado en seco elimina el óxido, la calamina y los recubrimientos, pero las sales retenidas en las picaduras y en la base del perfil pueden permanecer o redistribuirse. Las soluciones habituales son el lavado a presión con agua dulce, los aditivos eliminadores de sales, el chorreado abrasivo húmedo o el hidrochorreado, seguidos de un nuevo ensayo antes de imprimar.

¿Puede el Bristle Blasting reducir los niveles de sales solubles?

En los ensayos de laboratorio de MTEST encargados por MontiPower sobre paneles oxidados contaminados con NaCl, el Bristle Blasting redujo las sales superficiales totales de 115 µg/cm² a 5–22 µg/cm², y a 1 µg/cm² con un pretratamiento con tensioactivo. No disuelve las sales como los métodos con agua, así que ensaye después de la preparación y aplique un prelavado cuando los niveles superen el límite.

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