PosiTest HHD, PosiTest HHD C
Cuando se aplican recubrimientos protectores sobre sustratos metálicos, o barreras impermeabilizantes sobre hormigón, es fundamental garantizar que la superficie quede totalmente protegida para garantizar el rendimiento a largo plazo tanto del sistema de recubrimiento como del sustrato subyacente. La detección y reparación de huecos en el recubrimiento (comúnmente denominados «defectos», «poros» o «porosidad») es un paso necesario en la aplicación e inspección del recubrimiento.
Durante décadas, las principales normas internacionales para la detección de « porosidad » han ofrecido diferentes fórmulas y recomendaciones sobre qué tensión utilizar al someter a prueba un recubrimiento. Muchos inspectores han seguido reglas empíricas muy extendidas, como la regla general de «100 voltios por mil» (~4 V/µm). Lamentablemente, estos métodos más antiguos carecían de una base científica clara y, a menudo, generaban tensiones demasiado bajas para detectar de forma fiable todos los « porosidad ».
Las investigaciones recientes sobre ensayos de alta tensión han dado lugar a una nueva fórmula basada en la ley de Paschen. La norma ASTM G62-23 fue la primera en incorporar el método actualizado, seguida de la norma AMPP/NACE SP0188-2024, la norma ASTM D5162-24, la norma ASTM D4787-24 y la norma ISO 29601:2026.
Un « porosidad » es un hueco, un poro o una discontinuidad en un sistema de recubrimiento en el que el sustrato subyacente queda expuesto o no está protegido adecuadamente. Los «holidays» pueden producirse cuando los recubrimientos se aplican con un espesor insuficiente, cuando los contaminantes de la superficie impiden la adhesión o cuando se introduce un « air » durante la aplicación. Incluso los defectos más pequeños pueden permitir que la humedad, el oxígeno y los contaminantes solubles lleguen al sustrato, creando las condiciones necesarias para que comience la corrosión.
Las imperfecciones no detectadas constituyen un motivo de gran preocupación para cualquier sistema de recubrimiento utilizado en entornos de servicio agresivos, como los recubrimientos por inmersión, las zonas de exposición a productos químicos, el servicio marítimo y las tuberías. Una imperfección « porosidad » en estos recubrimientos puede provocar una corrosión rápida y localizada, así como un fallo prematuro del recubrimiento. Por lo tanto, la detección de imperfecciones « porosidad » es un paso fundamental del control de calidad antes de que una estructura recubierta entre en servicio.
Las imperfecciones suelen localizarse mediante un instrumento especializado de baja o alta tensión, diseñado específicamente para detectar discontinuidades en un recubrimiento. Estos instrumentos funcionan aplicando un electrodo cargado a la superficie recubierta. Si hay un porosidad en el recubrimiento, la corriente eléctrica atraviesa el hueco y llega al sustrato conductor. Dado que el detector está conectado a tierra al sustrato que se está sometiendo a prueba, puede detectar esta corriente y alertar al operador de que se ha encontrado una porosidad .
Los detectores de esponja húmeda de baja tensión se utilizan para sistemas de recubrimiento fino, generalmente de hasta 20 mils (500 µm), según el procedimiento aplicable. Se pasa una esponja humedecida por la superficie, lo que permite que la solución forme una vía conductora a través de un orificio minúsculo hasta el sustrato conectado a tierra. Mientras que los ajustes de los detectores de alta tensión « porosidad » suelen basarse en el espesor del recubrimiento, los detectores de baja tensión con esponja húmeda funcionan c at es tensiones de ensayo prescritas y sensibilidades especificadas por el método o procedimiento de ensayo aplicable. El umbral de resistencia —normalmente de 80 o 90 kΩ— determina en gran medida si el detector activa la alarma.
Los detectores de alta tensión porosidad son los instrumentos que se recomiendan con mayor frecuencia para recubrimientos protectores más gruesos, como los que se aplican a tuberías y otras infraestructuras. Dado que estos instrumentos no utilizan un medio conductor como el agua, deben aplicar suficiente tensión para superar las propiedades aislantes (rigidez dieléctrica) de air, un proceso denominado ruptura eléctrica. Cuanto más gruesa es la capa de recubrimiento, mayor es la distancia que debe recorrer la corriente y mayor es la tensión necesaria. Por este motivo, ajustar la tensión correcta es un paso fundamental a la hora de realizar pruebas con un detector de alta tensión.
La detección de porosidad es de alta tensión se basa en aplicar una tensión suficiente en los electrodos para localizar defectos de forma fiable sin dañar el propio recubrimiento. Lograr ese equilibrio depende en gran medida de la selección de la tensión de ensayo adecuada. Si se utiliza una tensión incorrecta, pueden surgir problemas:
A pesar de la importancia que reviste la elección de la tensión adecuada, el sector de la inspección de recubrimientos ha ofrecido, a lo largo de los años, recomendaciones muy dispares.
Uno de los métodos más habituales era la regla empírica de los «100 voltios por mil»: multiplicar el espesor del recubrimiento en mils por 100, lo que equivalía aproximadamente a 4 V/µm en unidades métricas. Esta fórmula era fácil de recordar y rápida de aplicar. Cuando no se utilizaban reglas empíricas, los inspectores se basaban en las tablas de tensión publicadas en las normas del sector.
Sin embargo, dependiendo de la norma « standard » a la que se hiciera referencia, las recomendaciones específicas de tensión variaban considerablemente y, en ocasiones, resultaban incoherentes incluso dentro de la misma norma « standard ». La tabla que figura a continuación compara las recomendaciones de «volt/mil» publicadas en versiones anteriores de varias normas importantes.
Más allá de la falta de coherencia, estas recomendaciones se elaboraron a partir de la práctica histórica y la experiencia sobre el terreno, y no a partir de un modelo científico claramente definido.
Las recomendaciones sobre la tensión también se vieron condicionadas por el temor a que las tensiones elevadas pudieran quemar el recubrimiento, lo que llevó a los prescriptores a decantarse por valores más bajos. Sin embargo, en la práctica, muchos recubrimientos poliméricos protectores habituales presentan resistencias dieléctricas superiores a 500 V/mil (unos 20 V/µm), y algunos materiales, como los epoxis unidos por fusión, superan los 1.000 V/mil (unos 40 V/µm). Estos valores de rigidez dieléctrica son sustancialmente superiores a las tensiones de ensayo revisadas para muchos recubrimientos protectores comunes y totalmente curados. Por consiguiente, las tensiones de ensayo a menudo pueden aumentarse considerablemente por encima de las recomendaciones anteriores sin que el recubrimiento llegue a romperse. No obstante, debe confirmarse la tensión de ensayo máxima permitida por el fabricante del recubrimiento.
La falta de coherencia y de fundamento científico de las recomendaciones anteriores puso de manifiesto la clara necesidad de realizar ensayos experimentales y de reevaluar la selección de la tensión.
Las pruebas controladas realizadas en laboratorio revelaron que se necesitan tensiones superiores a las utilizadas tradicionalmente para detectar de forma fiable las fisuras. Un estudio realizado por Walker et al. analizó paneles de acero recubierto con fisuras artificiales conocidas para determinar la tensión necesaria para detectar el 100 % de las fisuras.¹ Los datos experimentales coincidieron con la ley de Paschen, la relación física que describe la tensión necesaria para crear un arco eléctrico entre dos electrodos.
En condiciones atmosféric standard es, la tensión necesaria para provocar una ruptura eléctrica en un air e viene dada por:²
Sistema métrico (micras): V = 170 + 2,48d + 58√d
Sistema imperial (mils): V = 170 + 63d + 293√d
Donde:
V = tensión requerida (voltios)
d = distancia entre electrodos (micras o mils)
Las diferencias entre esta ecuación y los resultados experimentales pueden deberse a variables del mundo real, como la presencia de residuos en el electrodo o el recubrimiento, variaciones en el espesor del recubrimiento, pequeños huecos entre el electrodo y el recubrimiento y cambios en las condiciones ambientales.
Los datos experimentales y teóricos combinados mostraron que muchas de las recomendaciones tradicionales eran demasiado bajas para detectar de forma fiable todos los defectos, especialmente en el caso de recubrimientos de menos de 50 mils (1.250 µm). At A mayores espesores de recubrimiento, los 100 V/mil se acercan más al umbral teórico de ruptura air, pero siguen estando por debajo de la tensión de ensayo recomendada actualmente, ya que no contemplan ningún margen para las condiciones de campo. A la luz de estos hallazgos, era claramente necesario actualizar las fórmulas y las recomendaciones.
Para tener en cuenta las condiciones reales y ajustar mejor la fórmula teórica a los resultados experimentales, se aplicaron los márgenes de campo al mínimo teórico. La ecuación de ruptura se multiplicó por 1,5 y se añadió un valor de referencia de 1.500 V, lo que dio como resultado:
Sistema métrico (micras): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 2,48d + 58√d)
Sistema imperial (mils): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 63d + 293√d)
Donde:
V = tensión de prueba recomendada (voltios)
d = espesor del recubrimiento (micras o mils)
1,5 = margen para la rugosidad de la superficie, los residuos y el estado de los electrodos
+1 500 V = valor de referencia para compensar pequeñas y variables distancias entre los electrodos y la superficie en condiciones de campo
Esta fórmula establece unas tensiones recomendadas que se sitúan holgadamente por encima del mínimo determinado en el estudio de Walker, sin superar la rigidez dieléctrica de muchos recubrimientos protectores habituales y totalmente curados. El uso de estas tensiones reducirá la probabilidad de pasar por alto defectos superficiales o de dañar el sistema de recubrimiento.
La tabla que figura a continuación ilustra la diferencia entre la fórmula actualizada y varios enfoques anteriores. Las recomendaciones anteriores se muestran únicamente a efectos de comparación histórica; han quedado obsoletas en las normas vigentes y no deben utilizarse en nuevas especificaciones. Los proyectos en curso deben seguir la edición invocada en el contrato, a menos que las partes aprueben el uso del método actualizado.
La diferencia es más acusada en el caso de los recubrimientos más finos, en los que las recomendaciones anteriores se quedaban muy por debajo de la tensión realmente necesaria para detectar defectos de forma fiable.
Ejemplo resuelto: Aplicación de la fórmula
Para un recubrimiento de 635 µm (25 mil):
V = 1 500 + 1,5 × (170 + 2,48[635] + 58√635)
V = 1 500 + 1,5 × (170 + 1 574,8 + 1 461,5)
V≈ 6.309 V
Para un recubrimiento de 1.000 µm (40 mil), la misma fórmula da como resultado aproximadamente 8.226 V.
En otras palabras, la tensión de ensayo recomendada para un espesor de recubrimiento de 635 µm es de aproximadamente 6.300 V, y no los 2.500 V que sugiere la regla tradicional de 100 V/mil. Para un espesor de recubrimiento de 1 000 µm, la tensión de ensayo recomendada es de aproximadamente 8 200 V, y no los 4 000 V previstos por las antiguas reglas lineales.
La fórmula actualizada cuenta con respaldo científico y ha sido validada experimentalmente. Se ha incorporado en las últimas actualizaciones de varias normas importantes del sector. El método actualizado se basa en la ley de Paschen, está respaldado por ensayos controlados y se ha incorporado a las normas ASTM G62-23, NACE SP0188-2024, ASTM D5162-24, ASTM D4787-24 e ISO 29601:2026.
Para realizar las inspecciones con total confianza, los inspectores deben:
PosiTest ,HHD y PosiTest ,HHD C incluyen calculadoras de tensión integradas para estas normas, lo que simplifica la configuración y reduce los errores de cálculo manual.
En el caso del hormigón, la fiabilidad de los ensayos depende también del establecimiento de una vía de retorno conductora. La humedad del hormigón, el armadura embebida y las capas base conductoras pueden afectar significativamente a la continuidad eléctrica, por lo que debe seguirse el procedimiento específico para el hormigón establecido en la norma ASTM D4787 y verificarse el funcionamiento en zonas representativas.
Los ajustes de tensión revisados se basan en los principios físicos de la ruptura eléctrica que se describen en air y están respaldados por ensayos controlados. Cuando se aplican de conformidad con la norma standard y los límites establecidos por el fabricante del recubrimiento, mejoran la fiabilidad de la detección y minimizan el riesgo de daños en el recubrimiento.
