ESTUDIO DEL INDICE DE LANGELIER: INFLUENCIA DE  LOS DIFERENTES PARAMETROS EN LA AGRESIVIDAD DEL AGUA

Como ya sabemos, los problemas de corrosión externa de los envases es uno de los principales problemas que aparece en la industria del envase, y que provoca la mayor parte de los reclamaciones por parte de los conserveros. En muchos casos, el agua de tratamiento la causa principal de los motivos de corrosión. Vamos a ver uno de los métodos de análisis del agua que puede ayudarnos a controlar este problema.

El índice de saturación de Langelier (LSI) es un modelo de equilibrio derivado del concepto teórico de saturación y proporciona un indicador del grado de saturación del agua con respecto al carbonato cálcico. Es uno de los índices que se toma como referencia, para valorar la corrosividad del agua

El LSI es probablemente el indicador más ampliamente usado de escala de potencial del agua fría. Es puramente un índice de equilibrio y trata solo con la fuerza conductora termodinámica para la escala de formación y crecimiento del carbonato cálcico.

Para calcular el LSI, es necesario conocer la alcalinidad (mg/l como CaCO₃), la dureza cálcica (mg/l Ca²⁺ como CaCO₃), los sólidos totales disueltos (mg/l TDS), el pH y la temperatura actual del agua (^oC). Si TDS es desconocida, pero se conoce la conductividad,  se puede estimar la TDS en mg/L usando factor de conversión ampliamente usado en la industria

El LSI se define como:  LSI = pH – pH_s

Dónde:   pH es la medida del pH del agua   pHs es el pH a saturación en calcita o carbonato cálcico, y se define como:

pH_s = (9.3 + A + B) – (C + D)

A = (Log10 [TDS] – 1) / 10   B = -13.12 x Log10 (oC + 273) + 34.55   C = Log10 [Ca2+ como CaCO3] – 0.4   D = Log10 [alcalinidad como CaCO3] Por lo tanto, junto al pH del agua tenemos cinco factores que influyen en el Índice de Langelier.

Vamos a ir viendo cómo afecta la variabilidad de cada uno de ellos al índice de Langelier. Para ello, partimos de unos parámetros de agua que pueden considerarse normales, en un agua industrial, y fijando cuatro de ellos, variamos el otro elemento, dentro de unos parámetros industriales tolerables. Establecemos, pues las características químicas de dicha agua, y el rango de cada uno de los parámetros, serian:

pH= 7,6 y estimaremos cambios de pH desde 6,0 a 8,5.

Alcalinidad =90 mg/l (como CaCO₃) y estimamos un rango entre 25 y 140 mg/l.

Dureza= 300 ppm (como CaCO₃) y estimamos un rango de 20 a 400 ppm.

TDS = 800 ppm y estimamos un rango entre 50 y 1200 ppm

Tº: Se calcula el LSI para dos valores de temperatura 25 y 85ºC, excepto en la valoración del cambio de temperatura, que se hará de 10 a 120ºC.

Para una variación en el pH entre 6 y 8,5 obtenemos pues los siguientes resultados:

El LSI varia en un rango de aproximadamente 2,5 puntos, desde -1,55 hasta 0,95 para el agua fría y desde -0,5 hasta 2,0 para el agua a 85ºC.

Para cambios en la alcalinidad entre 25 y 140 mg/l:

Los cambios en el LSI abarcan un rango de aproximadamente 0,75 puntos variando dese -0,5 hasta 0,245 para el agua fría y desde 0,55 hasta 1,29 para el agua a 85º.

Para cambios en los sólidos totales disueltos (TDS) desde 50 a 1200 ppm:

El LSI varía desde 0,17 hasta 0,035 para el agua fría y desde 1,22 hasta 1,08 para el agua a 85º, es decir tiene un rango de variación de aproximadamente 0,15 unidades.

Para cambios en la dureza del agua desde 20 a 400 ppm, tendríamos:

El LSI varia en un rango de aproximadamente 1,3 puntos, pasando desde -1,12 a 0,18 para el agua fría y desde -0,08 hasta 1,22 para el agua a 85ºC

Por último, veamos la influencia de la temperatura en los cambios del LSI. Aunque sabemos, que sobra esta poco podemos influir, al ser temperaturas de proceso, es conveniente también saber cómo afecta la misma al Índice de Langelier en el agua:

Vemos que la temperatura desde 10 a 120ºC varía el índice de Langelier en un rango de prácticamente 2 puntos, pasando desde -0,24 hasta 1,63.

A la vista de todos estos factores, es fácil comprender, como podemos variar el Índice de Langelier, y sobre todo, que aquellos elementos que son más fácilmente manipulables en el agua, como el pH, la dureza y la temperatura, son precisamente, los que más afectan al índice, dentro de los rangos de variabilidad establecidos.

De igual manera, vemos que la alcalinidad y los TDS, no tienen una influencia importante en el LSI, aunque por ejemplo el TDS, si tiene otras influencias precipitantes de otras sales y sobre todo en el aumento de la conductividad, lo que nos daría otro tipo de corrosión (galvánica).

Conocemos, que un LSI, por debajo de -0,5 indica que el agua es corrosiva, más cuanto más bajo sea.

Por el otro lado un índice de Langelier positivo (>0,5), nos indica que el agua es precipitante, es decir deposita carbonatos, más cuanto más elevado sea el LSI lo que mancharía los envases y podría dar origen a corrosión posterior durante el almacenamiento.