Artículo N° 5, Nov. 2006 American Corrosion Control

American Corrosion Control www.americanconsultperu.com Noviembre, 2006

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AMERICAN CORROSIÓN CONTROL

Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos

Publicado por: American Consult Perú N° 5, Año 2006

Calidad de la Limpieza de Superficie

INSPECCIÓN Y EVALUACIÓN DE CLORUROS EN LA SUPERFICIE DE ACERO PARA AUMENTAR LA DURABILIDAD DE LAS PINTURAS Ing. Abel De la Cruz Pérez Gerente General y Consultor Principal de American Consult Perú

Estoy seguro que Ud. en muchas oportunidades debe

haber leído en la literatura técnica y escuchado sustentar sobre todo a los fabricantes y distribuidores de recubrimientos en sus recomendaciones técnicas y eventos de capacitación o como respuesta a algún reclamo por la falla prematura de alguna pintura

Aplicada, qué: “aproximadamente el 80% de las fallas de las pinturas, se deben a la inadecuada preparación de superficie”,


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos

por lo que, podríamos deducir que esta

operación dentro del proceso tecnológico de aplicación de las pinturas debería ser no sólo central sino esencialmente eficaz si deseamos alcanzar el máximo tiempo de vida tanto del recubrimiento protector como del substrato. Sin embargo en la práctica los procedimientos de limpieza de superficie, su control de calidad y el servicio de inspección de muchos proveedores de pinturas en esta etapa, no parecen corresponder a esta significativa premisa debido a que comúnmente en ella se obvia o no se efectúa rigurosamente uno de los pasos más importantes y trascendentes en la evaluación de la calidad de la preparación de superficie: “La Inspección y Evaluación de la Contaminación Residual después de la Limpieza y/o antes de Aplicar el Recubrimiento Protector”.

Métodos de Limpieza de Superficie

La Preparación de superficie es el procedimiento mediante el cual se eliminan escamas de laminación (mill scale), óxidos, pinturas antiguas, grasas, aceites, sales y cualquier otro material o sustancia contaminante que afecte la compatibilidad y adhesión de la pintura al substrato, además de crear cierta rugosidad sobre la superficie

metálica que aumenta el contacto metal-pintura y por lo tanto la adherencia específica. Los requerimientos de la operación de Preparación de Superficie varían con el proyecto y el procedimiento de Limpieza debe incluir los siguientes pasos:

Perfil de Superficie en superficie de Acero

• Pre-inspección: procedimiento de inspección que consiste en la identificación y marcado de todos los defectos de fabricación.

• Pre-limpieza: remoción de todo material contaminante tales como aceite, grasa. suciedad, etc. antes de proceder con el otro método de preparación de superficie especificado.

• Operación de Limpieza propiamente dicho y de acuerdo al método de preparación especificado según normas: ISO, NACE, ó SSPC, etc.

• Inspección y Evaluación de la calidad de la preparación de superficie alcanzada, en términos de grado de limpieza según normas visuales, perfil de superficie o rugosidad alcanzada y grado de contaminación residual. De los cuatro pasos nombrados, en el de Inspección y Evaluación de la calidad de la preparación de superficie, la determinación del Grado de Contaminación Residual sobre la superficie preparada, es la propiedad que comúnmente no se controla y


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos evalúa exhaustivamente o en todo caso el número de evaluaciones para la obtención de un resultado veraz no resulta representativo. Esto es debido a la falta de conocimiento en los métodos de toma de muestras y análisis químico y/o por las deficiencias de los métodos existentes o por la ausencia de un adecuado plan de inspección de calidad, pero sobre todo, se debe a que existe, por parte de quienes han “asumido” la responsabilidad del Servicio de Inspección Técnica ó comúnmente denominado Servicio de post venta por los fabricantes ó proveedores de pinturas, la falta de enfoque en el aseguramiento de la calidad durante el proceso de aplicación de las pinturas, dejando de lado el objetivo fundamental: “maximizar la durabilidad de los recubrimientos y rentabilizar la inversión en el tiempo”.

Instrumentos de Inspección de Limpieza de

superficie Tal es así, que los Servicios de Inspección Técnica en la etapa de Preparación de Superficie se limitan en el mejor de los casos a la verificación y control de la rugosidad de la superficie y al grado de limpieza alcanzado (arenado comercial, al blanco, casi blanco, etc.) y sólo cuando las especificaciones técnicas o Estándares de Ingeniería del proyecto lo exigen, se efectúa la Evaluación y Control de los Contaminantes Residuales.

En el presente Artículo trataremos acerca de uno de los elementos (no visibles) que causa con mayor frecuencia la falla prematura de los recubrimientos o pinturas y el ataque corrosivo o destructivo de los materiales industriales, los cloruros, iones presentes en el agua de mar y en las atmósferas denominadas marinas, en forma de sales.

Ambientes costeros con cloruros en el medio

Si bien es cierto, en el pasado solamente los barcos e instalaciones portuarias estaban expuestas al agua de mar, en la actualidad la agresividad corrosiva de este medio y en sinergia con las emanaciones industriales se extiende a todas aquellas estructuras metálicas empleadas en la exploración y explotación del mar, en el campo petrolero así como plantas industriales dedicadas a la transformación de recursos hidrobiológicos, al tratamiento de efluentes y a la industria química e infraestructura de servicios estratégicamente localizadas a lo largo del litoral: transporte, energía eléctrica, puertos, plantas de almacenamiento de combustibles, etc. Tal como lo hemos mencionado en un artículo anterior, en el Perú, país con una extensión costera de 2,600 kilómetros, la corrosión marina-industrial adquiere significativa importancia económica puesto que aproximadamente el 45% de las enormes pérdidas causadas por el fenómeno de la corrosión metálica, se deben precisamente a la corrosión de


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos los materiales expuestos en este medio. Efecto de la Contaminación del acero por cloruro sobre la Perfomance de las Pinturas Los cloruros y sulfatos solubles presentes en la atmósfera tienen efectos que estimulan la corrosión. Estas sustancias pueden causar la formación de varias sales de hierro solubles en agua, de las cuales los cloruros de hierro en particular son muy dañinos debido a su carácter higroscópico. Durante los últimos años se ha hecho cada vez más evidente que los cloruros de hierro tienen un efecto negativo sobre la durabilidad de los sistemas de pintura. La presencia de cloruros debajo del recubrimiento promueve la formación de ampollas, lo que se ha demostrado en varios estudios experimentales. En este contexto N. L. Thomas autor de “Coatings for Rusty Steel” afirma que el óxido puro no causa el mayor problema, pero que los iones agresivos presentes dentro del óxido compacto cerca de la superficie del metal agravan la reacción corrosiva.

Se ha observado que, si no se eliminan los cloruros mediante los procedimientos de preparación de la superficie, los sistemas de cubrimientos aplicados posteriormente fallarán prematuramente en las superficies de acero expuestas a la intemperie.

Corrosión por Cloruros en superficie de acero

Y es que, en la practica el óxido de hierro, producto de la corrosión, nunca se encuentra puro, todo lo contrario este se encuentra contaminado con sales, cloruros, sulfatos, carbonatos, humedad, polvo, grasa, etc. lo cual constituye la verdadera dificultad para alcanzar la mayor eficiencia de la preparación de las superficies que se encuentran corroídas, oxidadas y picadas y por ende la menor durabilidad de los recubrimientos protectores.

EFECTO DEL TIEMPO DE HUMECTACION (TDH) Y DE LOS CONTAMINANTES EN LA CORROSIÓN ATMOSFERICA ISO 9223

Tabla N° 1

CATEGORIA TDH CONTENIDO CONTENIDOhoras /año SO3 Cloruros

mg SO3/m2.día mgCl/m2.díaC 1 <=10 <=10 <=3C 2 10 –250 10 – 35 3 - 60C 3 250 – 2500 35 – 80 60 - 300C 4 2500 – 5500 80- 200 300 - 1500C 5 > 5500 > 200 > 1500


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos En la Tabla N°1, se puede observar la importancia de los cloruros, de los sulfatos y de la humedad en la corrosividad atmosférica y también la clasificación propuesta por la ISO, en base al contenido de estos contaminantes. ¿Cuál es el efecto del chorreado abrasivo en la preparación de una superficie contaminada por cloruros? La limpieza del acero por chorreado abrasivo, aún a metal casi blanco (Sa 21/2), no eliminará todos los contaminantes solubles de la superficie. Por ejemplo, un nivel de cloruros de 640 mg/ m2 antes del chorreado es reducido solamente a 220 mg /m2 después del chorreado – una reducción aproximadamente a un tercio.

Diferentes grados de limpieza de superficie La influencia del chorreado húmedo también ha sido investigada. En promedio, el chorreado abrasivo húmedo reduce el nivel de la contaminación por el cloruro 2 a 4 veces más que el chorreado seco. En otras publicaciones sobre tratamiento de superficies de tuberías submarinas, se ha establecido que aproximadamente el 10% del cloruro queda en las micro picaduras después de la limpieza por chorreado con abrasivos a presión.

Máximo Nivel Admisible de Cloruros Aún hoy en día, en muchos sectores de esta industria del Tratamiento de superficie se considera que los cloruros depositados en la superficies limpiadas sólo provienen por el uso de la arena salitrosa como abrasivo, e incluso sustentan la necesidad de utilizar abrasivos metálicos debido a este concepto, sin embargo como lo venimos mencionando, la fuente de cloruros no es solo por el uso de arenas altamente contaminadas con cloruros sino que ellos provienen de la propia atmósfera y terrenos con altos niveles de contaminación en cloruros además de otros como sulfatos y carbonatos. Por lo que, exigir solamente un máximo nivel de cloruros en el abrasivo de arena no asegura la ausencia de ellos en la superficie antes de pintar.

Análisis y Control de Cloruros en Abrasivos

En principio no es posible establecer un único nivel critico general de la contaminación de la superficie por sales de cloruro por encima del cual se prevé el fallo del recubrimiento, puesto que dichos valores estarán en función del tipo de pintura, grado de oxidación del substrato metálico y la agresividad del medio en el cual desarrollará la vida en servicio del Sistema de Pintado recomendado, es decir se permitirá un menor valor admisible de cloruros para superficies que trabajen en ambientes en inmersión o de alta agresividad corrosiva y para ambientes de menor


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos agresividad corrosiva los valores admisibles podrán ser mayores. Así mismo para el caso de superficies altamente oxidadas se permitirá mayores niveles críticos de cloruros que para superficies nuevas sin óxido antes de la limpieza.

Equipo de campo para determinación de

cloruros ¿Cuan alta puede ser la densidad superficial de sal en una superficie de acero antes que afecte seriamente la vida de servicio de un recubrimiento protector contra el óxido? En función a la durabilidad del sistema de pinturas, un nivel máximo de cloruro de 10 a 50 mg. / m2 es aceptable, según el uso y las condiciones de exposición. Esta es una pauta general aproximada que debe ser evaluada por los Consultores y Especialistas en Protección Anticorrosiva de Superficies según el caso particular. Detección de Sales en las Superficies de Acero antes de aplicar el recubrimiento: “METODO BRESLE” Uno de los Métodos de mayor éxito utilizado para evaluar la presencia de Sales contaminantes que permita asegurar la limpieza satisfactoria de la superficie es el Método Bresle. Este método sencillo tanto para tomar las muestras y efectuar el análisis químico desarrollado por Ake Bresle, ha cambiado la manera como los Contratistas y Aplicadores del

Tratamiento de Superficies pueden controlar la limpieza de las superficies de acero antes de aplicar una pintura anticorrosiva Toma de las muestras El método de tomar muestras de Bresle emplea un dispositivo que comprende un marco de plástico de un milímetro de espesor, que se conoce como un parche (Figura N° 1). Un lado está recubierto con un adhesivo que se adhiere a la superficie de ensayo. El otro lado consiste de una película de látex a través de la cual se puede suministrar, mediante una jeringa, un líquido de lixiviación o de extracción a la superficie. Los Parches se suministran en varios tamaños. Uno de los tamaños, por ejemplo, tiene un compartimiento de 1250 mm2 aprox. Se bombea el líquido ida y vuelta entre la jeringa y el compartimiento de prueba hasta que se lo transfiere a un recipiente para el análisis químico de la concentración de la contaminación lixiviada de la superficie. El tiempo de tomar la muestra puede variar según la aplicación. Para tomar muestras de sales solubles en superficies de acero limpiadas por chorreado, para evaluar la densidad superficial total de sal, un periodo de muestreo de aproximadamente cinco minutos con dos a cuatro bombeos por minuto sería apropiado.

Compuestos para determinación química de

cloruros


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos Determinación de la cantidad de sales en la superficie Este procedimiento de tomar muestras permite transferir cuantitativamente la contaminación superficial dentro de un área de prueba bien definida a un volumen conocido de líquido de lixiviación. Se pueden emplear luego distintos métodos de análisis químico para determinar la cantidad de contaminación de la superficie por unidad de área – ya sea por un análisis simple de campo si se necesita un resultado rápido o un análisis de laboratorio usando métodos avanzados si se dispone de tiempo suficiente para esperar los resultados. Para medir la densidad superficial total de sal en el líquido de lixiviación, Bresle descubrió que el método más simple

era medir la conductividad mediante una conductividad de campo. El resultado se convierte a una densidad superficial equivalente de sales solubles en agua sobre la superficie de acero. El método Bresle tiene la ventaja de reducir al mínimo el riesgo de contaminación debida a fuentes extrañas tales como los dedos del operador durante la toma de la muestra. Además, el procedimiento de muestreo induce una poderosa turbulencia en el líquido de lixiviación cuando se bombea ida y vuelta entre la jeringa y el comportamiento de ensayo, lo cual aumenta la velocidad de disolución de los contaminantes de la superficie.

Figura N° 1, Los parches de Bresle se suministran en varios tamaños Finalmente Implementar las herramientas de aseguramiento de calidad en cada una de las etapas del proceso tecnológico de la aplicación de recubrimientos mediante un nuevo enfoque estratégico de la Supervisión Técnica de Obra bajo la responsabilidad de empresas de consultoría o asesoría independientes a fabricantes o proveedores de pinturas y orientado a agregar años de vida a su inversión, reducir los costos del tratamiento anticorrosivo y ayudar a evitar pérdidas económicas causadas por el deterioro de las estructuras y/o por la falla prematura de los recubrimientos protectores, es el camino

PARCHE BRESLE

PELÍCULA DE LATEX (LADO SUPERIOR)

SUPERFICIE INFERIOR QUE SE ADHIERE A LA SUPERFICIE DE METAL


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Tecnología en Protección de Superficies, Control de Corrosión y Recubrimientos que permitirá elevar la productividad y competitividad de la industria del tratamiento de superficies y el control de corrosión mediante el uso de recubrimientos industriales. El autor, Ing. Abel De la Cruz Pérez, es Gerente General y Consultor Principal de AMERICAN CONSULT PERÚ,

Empresa de Ingeniería en Recubrimientos y Control de Corrosión, que brinda servicios de Información, Asesoría, Consultoría, Auditorias de Calidad e Inspección Técnica, Entrenamiento y Capacitación.

Cuenta con 27 años de experiencia profesional en Tecnologías de Protección Anticorrosiva de Superficies y se ha desempeñado en cargos de dirección de empresas líderes de pinturas en el país y licenciatarias de marcas internacionales. E mail: [email protected] ; [email protected] http://www.americanconsultperu.com

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