Evaluación de resistencia en elementos de fijación
La corrosión es uno de los principales factores que afectan la durabilidad de las piezas metálicas, ya que deteriora sus propiedades mecánicas y vuelve inutilizables las secciones dañadas. En el caso de los elementos de fijación (bulones, espárragos, tuercas y arandelas), este problema se prevé mediante recubrimientos superficiales de distintas composiciones químicas, que aumentan su resistencia a la corrosión y prolongan su vida útil. Para comprobar la eficacia de estos recubrimientos según el ambiente de exposición, se realiza el ensayo de niebla salina, una prueba de laboratorio estandarizada por la norma ASTM B117:2019 que simula atmósferas corrosivas y permite evaluar la calidad de los materiales frente a condiciones agresivas.
¿Qué es la corrosión?
La corrosión es el proceso de deterioro de los metales causado por reacciones químicas y electroquímicas, ya que estos tienden a alcanzar un estado de menor energía (Salazar-Jiménez, J.). Según el principio de energía mínima, materiales como el acero, con alta energía interna, son inestables y buscan transformarse en compuestos más estables. Así, el hierro (Fe) se oxida y pasa a Fe₂O₃ (óxido de hierro rojo), comúnmente conocido como herrumbre. También pueden formarse otros productos, como el óxido negro (Fe₃O₄), utilizado en el pavonado para reducir la corrosión.
En la naturaleza, los metales suelen encontrarse combinados en óxidos, donde son energéticamente más estables. Al separarlos mediante procesos de extracción, quedan en un estado menos estable y tienden a reaccionar nuevamente con el oxígeno. Por eso, si los elementos de fijación no cuentan con recubrimientos protectores, se oxidan al interactuar con el ambiente.
¿En qué consiste el ensayo de niebla salina?
El ensayo de niebla salina consiste en exponer de manera controlada muestras (material de análisis) a una atmósfera corrosiva, con el objetivo de evaluar su comportamiento frente a la corrosión durante un período determinado. Los parámetros de esta prueba se encuentran regulados según la norma ASTM B117:2019 “Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus” de la cual los criterios principales de las condiciones estándar de niebla salina neutra (NSS) son:
1-Solución salina:
Se trata de una solución de cloruro de sodio (NaCl) en agua desionizada, con una concentración del 5% en peso de NaCl, lo cual puede pensarse de la siguiente manera:
5% = 50 g de NaCl por cada 1 L de agua desionizada
La función de la solución salina es, en forma de niebla salina, actuar como electrolito entre la base de la probeta (cátodo) y su superficie (ánodo de sacrificio) para que suceda el fenómeno de corrosión de forma controlada y así determinar cuál es el comportamiento resultante de la probeta.
Con estos resultados se podrá evaluar si el lote del artículo ensayado se encuentra conforme para ser empleado por el usuario o si se requiere modificar el tratamiento superficial para generar un rendimiento óptimo en servicio.
2-PH de la Solución salina:
El pH mide la acidez o basicidad, en este caso de la solución salina la cual debe encontrarse en el rango de 6,5 a 7,2 según la normativa, denominado “neutro”.
Que se respeten estos parámetros es fundamental para que el ensayo sea representativo, ya que si la solución tuviera un pH más bajo puede provocar una corrosión excesiva (más acelerada) por ataque ácido y si en cambio el pH fuese más alto pudieran precipitar sales sobre las probetas protegiendo la superficie al contacto directo de la niebla salina.
3-Presión:
Es la presión de aire comprimido con la que se pulveriza la solución salina mediante un atomizador interno en la CNS (Cámara de Niebla Salina), según la norma se toma en cuenta el rango de 0,7 a 2,1 bar, sin embargo también se toman en cuenta otros valores de presión siempre que esté comprobado que estos valores conducen a los mismos resultados en los ensayos que en laboratorios certificados (sea ISO 9001:2015 o ISO/IEC 17025:2017), para esto se hace una comparación interlaboratorio en donde las muestras ensayadas deben tener el mismo comportamiento, es decir, este se tiene que replicar con los resultados de un lote certificado.
También, un método para verificar periódicamente la calibración de la CNS es la medición de los ml de solución colectada con probetas que se colocan en el interior de la cámara, estas medidas deben dar como resultado de 1 a 2 mL por 80 cm² de superficie expuesta por hora
4-Temperatura:
Según el estándar la temperatura interna de la cámara debe mantenerse en 35 ± 2 °C, esto se debe a que a mayor temperatura la solución pudiera evaporarse más rápido, es decir antes de tener contacto con las muestras y liberando las sales que en ese estado son más corrosivas, provocando una corrosión acelerada y no reproducible en otros laboratorios. Si por el contrario es más baja que el estándar la condensación de la solución no podría ser regular provocando una cobertura desigual en la superficie de las probetas.
Procedimiento del ensayo de niebla salina (según ASTM B117:2019)
Selección y trazabilidad de la muestra
Selección y trazabilidad de la muestraDe cada uno de los lotes se seleccionan al menos 3 muestras para someterlas al ensayo de resistencia a la niebla salina (RNS). A su recepción en planta, los artículos tratados superficialmente se toman de forma representativa —mínimo tres piezas por tambor— y se destinan a la Cámara de Niebla Salina (CNS).
Para garantizar su identificación y trazabilidad, a cada conjunto de probetas se le asigna una Orden de Trabajo (OT), en la cual se registran tanto los códigos como el tiempo de ensayo correspondiente a cada muestra.
Como ejemplo, en la siguiente imagen se presentan distintos tipos de elementos de fijación con diferentes recubrimientos superficiales. Estas piezas fueron seleccionadas como probetas representativas para el ensayo de niebla salina, ya que permiten evaluar el desempeño de los tratamientos aplicados frente a ambientes corrosivos.
Ensayo de RNS
Preparación de las probetas: Antes de iniciar el ensayo, es fundamental asegurar que las probetas estén completamente limpias. Esto implica remover cualquier residuo de aceites, grasas, partículas metálicas u otros contaminantes de la superficie que puedan alterar los resultados del ensayo. Una limpieza adecuada garantiza que la interacción de la superficie de la pieza con la solución salina sea representativa y reproducible, evitando interferencias en la evaluación de la corrosión.
Colocación en la cámara de niebla salina: Las probetas se disponen en tablas inclinadas entre 15° y 30° respecto a la posición del soporte dentro del tubo o cámara. Esta orientación permite que el exceso de solución no se acumule sobre las superficies, favoreciendo un drenaje uniforme y minimizando la formación de charcos que podrían distorsionar los resultados. Es importante también asegurar que las probetas no entren en contacto entre sí, lo que garantiza una exposición homogénea al rocío salino y una distribución consistente del ataque corrosivo sobre todas las superficies de ensayo
Verificación de los parámetros de la CNS: Antes de iniciar la exposición, se deben verificar y ajustar los parámetros de la cámara de niebla salina. Esto incluye confirmar que la concentración de NaCl sea de 5 ± 1% en peso y que el pH se mantenga dentro del rango 6,5 – 7,2. Asimismo, es necesario regular la presión del aire y el caudal de atomización para asegurar la correcta formación del rocío salino, y corroborar que la temperatura interna de la cámara se mantenga en 35 ± 2 °C. Estos controles son esenciales para cumplir con la reproducibilidad y confiabilidad del ensayo.
Exposición: Las probetas deben mantenerse en la cámara por el tiempo requerido según la especificación del ensayo, que puede variar entre 24, 48, 96, 240 horas o más. Durante este período, es recomendable registrar periódicamente las condiciones ambientales y de operación de la cámara, asegurando que se mantengan dentro de los límites establecidos. Además, se observa el comportamiento de las muestras frente al ataque salino, evaluando cómo se desarrolla la corrosión y cualquier cambio visible en la superficie. Esto permite detectar posibles desviaciones y garantizar que los resultados sean consistentes, comparables y representativos del desempeño del material.
Finalización del ensayo : Al concluir el ensayo, las probetas se retiran cuidadosamente y se enjuagan suavemente con agua desionizada para eliminar cualquier residuo de solución salina. A continuación, se realiza una inspección visual detallada, registrando la presencia de óxidos, corrosión roja, corrosión blanca (en el caso de zinc), picaduras, desprendimiento de recubrimientos u otros daños. Los resultados observados se comparan con los criterios de aceptación establecidos en la norma correspondiente o según los requerimientos del cliente, permitiendo evaluar la resistencia a la corrosión del material bajo las condiciones ensayadas.
Realización del informe: Todos los resultados obtenidos durante el ensayo deben documentarse de manera clara y detallada en un informe técnico. Este documento debe incluir información sobre la preparación de las probetas, los parámetros de la cámara de niebla salina (concentración de NaCl, pH, presión de aire, caudal de atomización y temperatura), el tiempo de exposición, y cualquier observación sobre el comportamiento de las muestras durante el ensayo.
Se deben registrar los hallazgos relevantes, tales como la aparición de óxidos, corrosión roja o blanca, picaduras, desprendimiento de recubrimientos y cualquier otro tipo de daño detectado. Asimismo, es importante comparar los resultados obtenidos con los criterios de aceptación establecidos por la norma aplicable o por el cliente, indicando si las muestras cumplen con los requisitos de resistencia a la corrosión.
La documentación completa garantiza la trazabilidad del ensayo y sirve como evidencia objetiva para la evaluación técnica y la toma de decisiones.
Conclusión
El ensayo de resistencia a la niebla salina constituye una herramienta complementaria para evaluar la durabilidad y comportamiento frente a la corrosión de elementos metálicos y sus recubrimientos superficiales. A través de la exposición controlada de las probetas en una cámara de niebla salina, es posible reproducir de manera acelerada las condiciones de ambientes agresivos y obtener información confiable sobre cómo se deteriorarán los materiales en servicio real.
Este ensayo permite identificar diferencias en la protección ofrecida por distintos tipos de recubrimientos y tratamientos superficiales, así como validar la eficacia de los procesos aplicados a los elementos de fijación, garantizando que cumplan con los requerimientos de resistencia según el tipo de ambiente al que estarán expuestos. Además, la observación del comportamiento de las muestras durante la exposición, incluyendo la aparición de óxidos, corrosión localizada, picaduras o desprendimiento de recubrimientos, proporciona información crucial para la toma de decisiones técnicas sobre mejoras en el tratamiento superficial y selección de materiales.
Al documentar todos los parámetros del ensayo (concentración de NaCl, pH, presión, temperatura, tiempo de exposición) y los resultados obtenidos en un informe detallado, se asegura la trazabilidad y la reproducibilidad del estudio, permitiendo comparaciones interlaboratorio y cumpliendo con normas internacionales como ASTM B117:2019, ISO 9001:2015 e ISO/IEC 17025:2017.
En conclusión, el ensayo de niebla salina no solo permite evaluar la calidad y desempeño de los materiales y recubrimientos, sino que también actúa como un método preventivo que contribuye a la confiabilidad de los productos en servicio, optimizando su vida útil y reduciendo costos asociados a fallas prematuras o reemplazos innecesarios. Por estas razones, es un procedimiento esencial en industrias como la automotriz, metalmecánica, construcción y cualquier sector que requiera componentes metálicos expuestos a ambientes corrosivos.
Evelyn Iriarte -Laboratorio de Ensayos Industriales