Invitado especial del Dr. Prepper: Tom Swan de MTEST

Mitos comunes sobre sales, cloruros y recubrimientos

El Dr. Prepper invita regularmente a especialistas en preparación de superficies, recubrimientos y protección contra la corrosión para compartir sus conocimientos y experiencia. En esta edición, conozca a Tom Swan, Gerente General de MTEST (MontiPower–Test Equipment & Specialty Tool), ubicado en Houston, Texas.

Tom ha dirigido MTEST desde su inicio en 2009 y cuenta con muchos años de experiencia trabajando con recubrimientos, control de corrosión y gestión de integridad. Es un líder de la industria reconocido y experto en equipos de prueba e inspección.

Tom es miembro de la Houston Coating Society, SSPC y NACE y es muy apreciado en el área de Houston y más allá por sus conocimientos y consejos sensatos.

Hoy, Tom compartirá con nosotros sus pensamientos sobre ciertas creencias populares - también conocidas como mitos comunes - concernientes a sales, cloruros y recubrimientos.

El RED PAPER regular de MontiPower^®. Lleno de datos interesantes y necesarios sobre la preparación de superficies más óptima desde 1987.

Mucho se ha escrito sobre sales y cloruros a lo largo de los años. Gran parte es cierto, a veces es engañoso, pero a veces es simplemente falso.

Hoy, Tom y el Dr. Prepper superarán el bombo publicitario para distinguir los hechos de la ficción y compartir la verdad.

ADVERTENCIA

PARA PROFESIONALES QUE TRABAJAN EN LA PREPARACIÓN DE SUPERFICIES, PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN Y LA INDUSTRIA DE RECUBRIMIENTOS: Mire más allá del marketing para separar los hechos de la ficción.

DR. PREPPER: "Tom, mencionaste que muchos artículos y especificaciones intercambian los términos “sal” y “cloruro”. ¿Por qué es un problema?" TOM: Si bien la mayoría de las sales en superficies metálicas o de concreto son generalmente sales de cloruro, no todas las sales contienen cloruro. En el campo, la única forma de determinar "sal" es midiendo la conductividad y aproximando el total de sales o sólidos disueltos totales (TDS). La única forma de medir el anión cloruro es utilizando una prueba específica de cloruro.

Para determinar qué prueba es la mejor para un proyecto, debemos comprender el concepto específico de “contaminantes superficiales invisibles”.

¿Qué constituye una sal?

DR. PREPPER: "¿Cuál es la diferencia entre un cloruro y una sal, Tom?" TOM: Bueno, el primer paso es entender qué constituye una sal. Las sales a menudo se denominan moléculas. El hecho es que las sales no son realmente moléculas, sino que deberían llamarse "unidades de fórmula". Esto tiene sentido si observamos la estructura reticular de un cristal de sal.

Examinemos un cristal de cloruro de sodio (NaCl) (Figura 1).

(Figura 1)

La Figura 1 muestra que cada ion cloruro está unido a cuatro (seis para la red cúbica centrada en las caras) iones de sodio por fuertes cargas electrostáticas llamadas enlaces iónicos. Cada ion de sodio también está unido a otros cuatro iones de cloruro por enlaces iónicos.

Dado que ningún ion individual está unido a ningún otro ion, esto no es una molécula, sino una red de 1 anión cloruro (Cl–) a 1 catión sodio (Na+) o NaCl. Las sales suelen estar compuestas por un átomo metálico (catión) y un átomo no metálico (anión) unidos por enlaces iónicos. Otras sales contienen dos átomos no metálicos (cloruro de amonio

) o dos átomos metálicos (plumbato de calcio [CaO3Pb]).

DR. PREPPER: "Nuestra industria ha sido inundada con artículos sobre cloruro y sales que sugieren que algunos son peores que otros cuando se trata de ampollas osmóticas (por ejemplo, cloruro, sulfato y nitrato son malos).

¿Puedes desglosar algunos términos utilizados en esos artículos, Tom?"

TOM: Claro. Solución

• Una solución se compone de un solvente y un soluto. Para los propósitos presentes, el solvente es agua y el soluto es la sustancia en la superficie debajo de la pintura que es soluble en agua.

Ósmosis

• Esta es una propiedad coligativa de las soluciones que depende del número de partículas o iones en un volumen dado de solvente, no de la masa o el tipo de partículas o iones.
• La ósmosis es independiente de la naturaleza química del soluto, pero muy dependiente del solvente. Lo que se disuelve pueden ser iones, solventes u orgánicos como el azúcar.

Presión osmótica

• La presión osmótica depende del número de partículas o iones disueltos, no de la naturaleza química del soluto.
• Por lo tanto, el tipo de soluto no es importante. Por otro lado, el tipo de solvente sí lo es. Esto se describirá con mayor detalle a continuación.

Así que examinemos 5 mitos comunes o creencias populares en nuestra industria que escuchamos repetir a menudo.

Mito #1: ‘Las sales de cloruro atraen el agua a través de las membranas’

Muchos artículos de la industria sugieren que algunas sales que contienen aniones cloruro son higroscópicas y, por lo tanto, son peores que otras en términos de provocar ampollas osmóticas. Según el mito, el anión cloruro higroscópico, generalmente en forma de NaCl, atrae el agua a través del recubrimiento, lo que hace que una célula osmótica crezca.

TOM: ESTO ES FALSO.

La verdad es que las sales de cloruro no atraen el agua a través del recubrimiento. La solución en un lado del recubrimiento no puede detectar directamente lo que hay en el otro lado a menos que haya una rotura o un agujero en el recubrimiento. Además, la sal normalmente citada como un problema, NaCl, no es particularmente higroscópica en comparación con muchas otras sales.

El comportamiento milagroso de las moléculas de agua

Un recubrimiento se considera semipermeable, lo que significa que permite el paso de moléculas pequeñas (agua), pero no permite el paso de moléculas más grandes (aniones y cationes). Cuando el agua está en la superficie del recubrimiento, pequeñas cantidades migran a través del recubrimiento como moléculas individuales. Cuando estas moléculas llegan al sustrato debajo del recubrimiento, si la superficie está limpia, las moléculas de agua continúan su camino. Cuando el agua llega a la superficie, si encuentra sales solubles, el agua disolverá cualquier sal soluble u otros materiales solubles en agua para formar una solución.

Las partículas disueltas disminuyen la presión de vapor de la solución, lo que evita que el líquido salga de la solución y crea una fuerza impulsora (presión osmótica) desde el lado con mayor presión de vapor (el líquido fuera del recubrimiento) hacia el lado con menor presión de vapor (la solución debajo del recubrimiento). La presión osmótica se determina por la relación de las dos soluciones separadas por la membrana semipermeable (el recubrimiento).

DR. PREPPER:

Entonces, Tom, ¿estás diciendo que la cantidad de iones en la solución, o concentración molar, determina la presión osmótica, y no la composición de los iones?

TOM: Así es, Dr. Prepper. Iones de sal soluble como Na+ y Cl- u orgánicos solubles como azúcares o solventes. ^1-3 Lo importante a tener en cuenta es: el soluto disuelto no tiene ninguna influencia en la ósmosis. Ni siquiera tiene que ser una sal. De nuevo, lo que importa es el número de partículas disueltas. La teoría osmótica que trata el ampollamiento de los recubrimientos es válida solo en diluciones extremas, por lo que la teoría es aplicable a esta discusión.

Si bien la naturaleza del soluto no influye en la ósmosis, sí lo hace en la creación de una celda de corrosión. Si el soluto es iónico, el líquido debajo del recubrimiento será un electrolito y formará una celda de corrosión. El soluto disuelto afectará la fuerza de la celda de corrosión. Si las sales presentes en la solución hacen que el pH sea ácido, la celda de corrosión será más corrosiva que si la solución es básica.

Mito #2: 'Los aditivos químicos son necesarios para eliminar las sales solubles en agua'

DR. PREPPER: Esto me lleva a mi siguiente pregunta. A menudo escuchamos en nuestra industria que la única forma de eliminar completamente las sales solubles en agua es con aditivos químicos. Esta creencia popular nos lleva a una discusión sobre el papel de los productos químicos en la reducción de sales solubles en agua o la contaminación por cloruro. TOM: ESTO ES FALSO

En la mayoría de las situaciones, el uso de agua a alta presión es suficiente para eliminar las sales a un nivel lo suficientemente bajo como para cumplir con el criterio de extracción. Es importante utilizar agua de buena calidad para evitar una mayor contaminación de la superficie. La mayoría del agua potable es aceptable; generalmente el agua contra incendios o el agua de mar no lo son. El objetivo es que la superficie cumpla con el criterio de extracción al final del ciclo de lavado.

El agua a presión limpia una superficie mejor que simplemente verter un cubo de agua sobre ella.

La energía impartida al agua presurizada ayuda a romper la tensión superficial del agua para que humedezca la superficie de manera más efectiva. Típicamente, el agua de mayor pureza disolverá más sales. La adición de un tensioactivo (coadyuvante de enjuague) al agua de lavado puede aumentar su eficiencia de la misma manera que agregar jabón a un lavavajillas ayuda a limpiar los platos.

A medida que disminuye la calidad del agua de lavado, o la superficie está corroída o picada, los limpiadores de superficies (ayudas de enjuague) pueden ayudar a eliminar las sales. Sin embargo, si el agua de lavado está demasiado contaminada, ni siquiera la presencia de los productos químicos ayudará a limpiar la superficie. En algunos casos, si se utiliza el limpiador incorrecto, incluso pueden aumentar la contaminación. Después del lavado, se debe analizar la superficie para medir la cantidad de sales en ella.

Todos los limpiadores funcionan generalmente de la misma manera

DR. PREPPER: ¿PUEDE EXPLICAR CÓMO FUNCIONAN LOS LIMPIADORES EN LAS SUPERFICIES? TOM: Para eliminar las sales, el solvente (agua) necesita llegar al soluto (las sales). Es necesario que el limpiador reduzca la tensión superficial del agua para acceder mejor a las sales. El tensioactivo en los coadyuvantes de enjuague, junto con el agua presurizada, permite que el agua llegue mejor a las sales, las cuales luego son arrastradas a la solución por el agua. Esto también ayuda a eliminar partículas insolubles, así como aceites y grasas ligeras.

Por esta razón, la mayoría de los productos para eliminar la sal requieren el uso de agua a alta presión. Generalmente, cuanto mayor es la presión, más eficiente es el lavado.

 

 

La única forma de asegurarse de que la superficie esté libre de sal, incluso después de la limpieza, es realizar una prueba de conductividad.

Mito #3: ‘Solo los limpiadores a base de ácido eliminarán cloruro, sulfato o nitrato’

DR. PREPPER: Leí algunos artículos que sugieren que la única forma efectiva de eliminar las sales que contienen cloruro, sulfato o nitrato es usar limpiadores a base de ácido. TOM: ESTO ES UN MITO.

Existen varios productos en el mercado que eliminan las sales del acero. Los limpiadores ácidos, neutros y básicos pueden usarse eficazmente.

Lo que aprendimos del estudio del Centro Espacial Kennedy

Un estudio de dos años realizado por el Centro Espacial Kennedy comparó cuatro limpiadores formulados para eliminar iones cloruro. Los limpiadores eran todos productos comerciales, genéricamente llamados ayudas químicas de enjuague (CRA), y ya se usaban para lavar aviones.

Estos CRA incluían limpiadores ácidos (inicialmente con pH = 3.5), neutros y básicos (inicialmente con pH = 9.0).

Los investigadores enjuagaron varias muestras de metal y las dejaron secar en una exposición a la playa. Se hicieron comparaciones entre las muestras enjuagadas con agua desmineralizada, agua de mar y algunas que no fueron enjuagadas. Los investigadores encontraron que el pH del limpiador no tuvo ningún efecto sobre la eficacia con que eliminaron las sales del acero para detener la corrosión atmosférica. Los limpiadores a base de ácido son iónicos. Una vez que se utilizan para eliminar las sales, los limpiadores mismos deben eliminarse del acero porque también son sales. Si el limpiador todavía está presente en la superficie cuando se pinta, puede formar una solución corrosiva.

Los limpiadores alcalinos suelen basarse en aminas. No son iónicos y contribuyen poco o nada a la conductividad del agua de lavado. Algunos, como HoldTight^®102, son 100% volátiles y se evaporarán de la superficie con el agua. Si queda algún residuo del coadyuvante de enjuague, se formará una celda de corrosión, pero a medida que la solución se vuelve más básica, inhibe o reduce la corrosión.

Mito #4: ‘La prueba de iones de cloruro, sulfato y nitrato garantiza una superficie libre de sal’

DR. PREPPER:

Esta creencia común básicamente establece que si se quiere asegurar una superficie libre de sal, es suficiente con analizar la presencia de las tres sales más comunes. ¿Cuál es su opinión?

TOM: Dado que los iones cloruro, sulfato y nitrato representan la mayoría de las sales presentes, generalmente son un buen indicador de las sales que quedan en una superficie particular, y de hecho muchas especificaciones requieren pruebas para uno o más de estos iones.

Si la principal preocupación son las sales de carretera que contienen cloruro, la prueba de cloruro probablemente encontrará la mayoría de estos iones, aunque también puede que no.

Los limpiadores a base de ácido, por ejemplo, contienen otras sales, que pueden contaminar la superficie durante la limpieza. Sin embargo, no contienen iones Cl-, SO4- o NO2-. Con los limpiadores no iónicos, esto no es un problema.

Como mencionamos anteriormente, la única manera de asegurarse de que su superficie esté libre de sal, incluso después de la limpieza, es realizar una prueba de conductividad.

Si no hay conductividad, no hay cloruro, sulfato, nitrato ni ningún otro ion presente en la superficie. Y es precisamente por eso que las normas europeas y las normas de la Organización Marítima Internacional (OMI) exigen pruebas de conductividad.

Mito #5:

DR. PREPPER:

He oído que 'Los limpiadores a base de amina no eliminan las sales, las enmascaran'. ¿Es eso cierto?

A menudo se afirma que algunos limpiadores pueden enmascarar las sales para que no se detecten durante las pruebas.

 

Esto podría ser

HECHO O FICCIÓN,

dependiendo de la química del limpiador TOM: DEPENDE. Si un limpiador enmascara ciertas sales realmente depende de la química del limpiador.

Algunos inhibidores funcionan formando una capa de barrera en la superficie para que el oxígeno y el agua no puedan migrar fácilmente a través de la barrera. Un ejemplo común es el uso de ácido fosfórico (H3PO4) o fosfatos para formar fosfato de hierro en la superficie.

El fosfatado de acero es una práctica aceptada. En términos generales, esto implica el uso de un ácido para reaccionar o grabar el acero para crear un recubrimiento de sal insoluble en agua.

Otros inhibidores básicos podrían formar barreras de óxido de hierro o hidróxido de hierro (FeHO2) al reaccionar con una sal de hierro soluble en agua para formar una capa de sal insoluble en agua. La barrera enmascararía las sales si estuvieran presentes en el acero debajo de la barrera.

Las aminas, que son derivados del amoníaco (NH3), son bases débiles y a menudo se citan como un producto formador de película que puede enmascarar sales. Sin embargo, esta afirmación es engañosa; algunas aminas están formuladas para crear una película hidrófoba estable en la superficie metálica para repeler el agua. Este tipo de aminas se utilizan a menudo en la industria del tratamiento de agua para inhibir la corrosión. De nuevo, la barrera de amina podría enmascarar las sales debajo de la barrera si las sales estuvieran presentes en el acero.

Las aminas pueden formularse para tener muchas propiedades diferentes, sin embargo, incluyendo ser aromáticas. Debido a que no son iónicas, productos como HoldTight®102 son aminas aromáticas y no dejarán una película que enmascare las sales en las superficies. No agregarán sales a la superficie limpia ni formarán una capa hidroxílica impenetrable en el acero.

Conclusiones de Tom:

DR. PREPPER:

Gracias por desglosar los hechos y la ficción para nosotros, Tom. ¿Algún comentario final?

TOM: Los mitos comunes o las creencias populares de la industria existen debido a diferentes experiencias y diferentes agendas, ya sea por razones científicas o de marketing. El hecho de que esté impreso no lo hace cierto. Muchos artículos sobre recubrimientos y corrosión no se basan en investigaciones originales, sino en artículos anteriores.

A menudo, partes de artículos o documentos técnicos se citan fuera de contexto, lo que tergiversa el significado del texto original.

¡Los errores de un artículo se transmiten a los artículos posteriores!

Algunos artículos son una mezcla de opinión personal, observación práctica, exageraciones de marketing con poca o ninguna revisión profesional por pares. Si lo decimos con la suficiente frecuencia, el mito se convierte en verdad.

DR. PREPPER: Parece que esos artículos pueden ser engañosos. Pero el conocimiento es poder. TOM: ¡Así es! Es hora de desempolvar ese viejo libro de química. Cuando se den referencias, tómese el tiempo de verificarlas. No crea algo solo porque alguien lo dijo en una conferencia o lo imprimió en un artículo.

Hablando de eso;

Aquí están nuestras referencias:

1. C.Hare, JPCL 10 (2007): p.77
2. C.Hare, JPCL 2 (1998): págs. 45-63
3. C.Hare, JPCL 3 (1998): págs. 17-34

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