Por qué hay cristales punzocortantes en mi piscina o equipo? Si se está haciendo esta pregunta, es muy probable que el fenómeno no se deba a un exceso o formación de carbonato de calcio (también conocido como calcita), si no a la formación de cristales de sulfato de calcio. Este artículo explica como desafortunadamente se produce este problema, y como prevenirlo.
En este articulo:
- Que es el sulfato de calcio?
- Sulfatos en la piscina
- Sarro de sulfato de calcio
- Cómo eliminar los cristales de las paredes o equipo
- Cómo prevenir los cristales
- Conclusión
Que es el sulfato de calcio?
El sulfato de calcio (CaSO4) es un compuesto de calcio insoluble que puede formar cristales bastante afilados en las diferentes superficies y equipo. Se forma en las piscinas como un tipo de sarro, gracias a su facil precipitación, pero NO es lo mismo que el sarro de carbonato.1
El sulfato de calcio forma un tipo de sarro cristalino que se precipita del agua y se adhiere fácilmente a superficies. Los cristales de calcita (cristales de invierno), por otra parte, se originan directamente del cemento o plaster, debido al agua agresiva y las bajas temperaturas.2
En un esfuerzo para simplificar la química de este compuesto, aquí presentamos 3 diferentes variaciones (hidratos) del sulfato de calcio. Según la información presentada por Crystal Growth & Design:
El sistema de cristales de sulfato de calcio es de interés práctico y fundamental, consistiendo en tres hidratos principales: yeso (CaSO4·2H2O), bassanita (CaSO4·0.5H2O), y anhidrita (CaSO4).3
De lo que pudimos investigar en línea, el tipo de cristal de sulfato de calcio que se puede encontrar en una piscina está en la forma de dihidrato, o en otros términos, yeso (CaSO4·2H2O). Es posible que existan otras formas, pero hasta ahora no hemos encontrado alguna otra. No hemos examinado o estudiado suficientes muestras para desarrollar una conclusión absoluta acerca de las diferentes formas de este compuesto en piscinas o albercas.
Los cristales que hemos encontrado hasta ahora, tienen de hecho la misma estructura a los cristales encontrados en gigantes cuevas como esta, encontrada en México:
Cueva de cristal en Naica, Mexico. Credito: geologyin.com
Sulfatos en las piscinas
Los sulfatos son compuestos disueltos de ciertos minerales que contienen azufre. Esto puede incluir pero no está limitado a sulfato de calcio, sulfato de magnesio o sulfato de sodio. Mientras que el agua fluye a través de suelo que contiene sulfatos, los disuelve y esa es de hecho una de las maneras en las que los sulfatos terminan en el agua potable. Si tiene altos niveles de sulfatos en su agua potable, le recomendamos fuertemente algún tipo de filtración efectiva, incluso para el agua de su piscina.
En cuanto a las piscinas, las fuentes más comunes de sulfatos, además del agua de la llave, son los químicos que utilizamos para el mantenimiento. Principalmente nos referimos a las alternativas del ácido muriático para regular el pH y la alcalinidad, como el ácido sulfúrico y el bisulfato de sodio (acido seco). Un choque de un agente sin cloro (como el monopersulfato de potasio) tambien contribuye, asi como tambien los alguicidas de sulfato de cobre.
Los sulfatos crean por lo menos dos problemas en las piscinas: corrosión y la formación de sulfato de calcio, pero puede haber más problemas. Segun el comite de regulacion de piscinas de Reino Unido conocido como "PWTAG", los niveles de sulfatos en la piscina no deberían de exceder los 300 mg/L (ppm).4 En un extracto del sitio de internet de PWTAG se menciona lo siguiente:
Apartado general 7.3.2.1
Idealmente, la concentración de sulfato (SO42-) en el agua de las piscinas no debería superar los 300 mg/L. Cuando no se puedan evitar concentraciones más altas de sulfatos, se deben utilizar adhesivos y materiales de rejuntado impermeables que sean altamente resistentes a la corrosión por los sulfatos. Niveles elevados de sulfato de lo contrario reaccionarían y erosionarían los materiales que contiene el cemento Portland (CEM 1). - PWTAG [énfasis añadido].
300 ppm (o mg/L) es de hecho un nivel sorprendentemente bajo tomando en cuenta la concentración de sulfatos producida como subproducto por el uso de productos como el ácido sulfúrico y el bisulfato de sodio. Un galón de ácido sulfúrico dejará como residuo 47.1 ppm de sulfatos en una piscina de 10,000 galones, mientras que el equivalente en términos de potencia, lo que son 10.29 libras de bisulfato de sodio, dejará como residuo 98.82 ppm de sulfatos.
Si usa uno de estos dos químicos en su mantenimiento cotidiano, debe de tomar acciones preventivas y diluir el agua frecuentemente.
Sarro de sulfato de calcio
Como con cualquier otro tipo de sarro, el fenómeno se presenta cuando el agua se sobresatura con la sustancia. La sobresaturación conduce a que el calcio se salga de la solución y aterrice en superficies.5 Cualquier superficie en contacto con el agua es susceptible a formar sarro, no solo las paredes del recubrimiento. Por alguna razón, a diferencia del carbonato de calcio que se sale de solución más comúnmente con un alto pH, el sulfato de calcio tiende a formarse con un nivel menor en la escala del pH.
La gran diferencia entre estos dos tipos de sarro, es que con el carbonato de calcio, el equilibrio depende del ISL, indicador de la saturación de dicho compuesto, razón por la cual el ISL es tan importante para el mantenimiento de la piscina, pero con el sulfato de carbonato, de hecho no existe un índice de saturación y en realidad queremos evitar su concentración en el agua lo más que podamos.
Como lo mencionamos anteriormente en este artículo, el sulfato de calcio forma cristales agudos, casi como agujas de vidrio. Entre mas crecen, se hacen más opacas, aunque al comienzo son difíciles de observar a simple vista. Dependiendo de la química del agua y la rapidez de la acumulacion de los sulfatos, este fenómeno puede convertirse rápidamente en un problema en una piscina.
Como eliminar los cristales de sulfato de calcio
Lamentablemente, si tiene este tipo de cristales en su piscina, no hay mucho que se pueda hacer químicamente para solventar el problema. Aprendimos gracias a los experimentos de un dueño de casa, quien nos contacto por medio de nuestro centro de ayuda, que se podían ablandar y menos laboriosamente remover los cristales de sulfato con un agente de alto pH (a los cuales él se refirió como cristales de yeso). Sugirio utilizar hidroxido de sodio, químico que tiene un pH por arriba de 13.6
En diciembre del 2022, tuvimos la oportunidad de visitar a Que Hales de la reconocida compañía de investigación onBalance, y compartimos este caso de estudio. Hales tuvo la oportunidad de realizar un experimento en el que demostró que en un par de días, el hidróxido de sodio convierte los cristales en una sustancia con consistencia de gel.
Incluso con hidróxido de sodio, este procedimiento lleva tiempo e implica que el material tiene que ser removido fisicamente. Hasta ahora, no creemos que sea una alternativa rentable en cuestión de tiempo, dinero y demanda física. Por otra parte, la mayoría de las personas optan por pulir o lijar los cristales, lo cual es un labor intensivo, pero es practicamente la unica manera de eliminar los cristales efectivamente. Hales también descubrió que el ácido muriático hirviendo tuvo un efecto positivo en la eliminación de los cristales, pero no es algo que recomendamos ni siquiera intentar.
La mejor estrategia es siempre prevenir que los cristales ocurran en primer lugar.
Cómo prevenir los cristales de sulfato de calcio
Es sencillo, la clave para prevenir la sobresaturación es poner un límite en el nivel de sulfatos en el agua.7 También podría quelar el calcio para prevenir su interacción con los sulfatos y tambien podria tratar de NUNCA sobre-corregir el pH, evitando así niveles bajos de pH, los cuales promueven la formación de este fastidioso fenómeno.
Limitar el nivel de sulfatos puede ser algo complicado si el agua de la llave tiene naturalmente una alta concentración de este compuesto. Areas como Tucson, Arizona y las Vegas, Nevada, parecen tener altos niveles de sulfatos en el agua de la llave. Consulte con sus autoridades locales del tratamiento de agua acerca de los niveles químicos y todo lo que necesite saber en cuestión con la química del agua de la llave. Puede obtener información detallada acerca de otras cosas como el cloro combinado, nitratos, metales, etc, nunca esta de mas saber.
Como lo mencionamos anteriormente, la manera más sencilla de limitar un aumento en los niveles de sulfatos, es minimizar o incluso evitar el uso de productos químicos que utilizan sulfatos en su fórmula: acido sulfurico, bisulfato de sodio, monopersulfato de potasio, alguicidas de sulfato de cobre, etc.
Si es un fenómeno que no se puede evitar de ninguna manera, la dilución o la ósmosis inversa (RO) pueden ser necesarias. Mantenga sus niveles lo más bajo posible.
Conclusión
Por muchos años, los cristales de sulfato de calcio remotamente fueron una realidad. Parecer ser que últimamente se han vuelto un problema más común. Conforme el agua de una piscina adquiere cierta edad (los SDT incrementan con el pasar del tiempo), y la facilidad de drenar y diluir disminuye, en su mayoría por regulaciones o costos, la acumulacion de residuos ocurre mas rapido. Los sulfatos se acumulan y eventualmente se sobresaturan en forma de cristal.
También es posible que sea un problema más común recientemente gracias a la inflación, escasez y aumento de precios en el ácido muriático y productos químicos en general. La gente y los profesionales del servicio en ocasiones se ven forzados a usar alternativas para mantener su negocio a flote.
Queremos reiterar que la formación de sulfato de calcio ocurre independientemente del nivel del ISL. El nivel de saturación del índice de langelier mide el carbonato de calcio (CaCO3) y no el sulfato de calcio (CaSO4). Hasta ahora no conocemos de algún factor que mida dicho parametro, aunque no dudamos que pueda ser desarrollado. En resumen, para prevenir el problema asegúrese de limitar el nivel de sulfatos en el agua y use un agente quelante para el calcio.
Si ya cuenta con estos molestos cristales en us piscina, la manera mas rapida y efectiva de eliminarlos es pulir o lijar físicamente. El hidróxido de sodio puede ayudar, aunque no tenemos un procedimiento detallado al respecto.
Nuestra recomendación siempre será ser proactivo.
1 Ismail, A.F., Khulbe, K.C., Matsuura, T. (2018). 8.3.2.4 Scaling. DOI: 10.1016/B978-0-12-811468-1.00008-6.
2 Este concepto puede resultar confuso, por lo que vale la pena explicarlo más detalladamente. El término "sarro" se refiere a un compuesto de calcio que se precipita de la solución y se deposita en las superficies. El hecho de que haya calcificación en una superficie de la piscina no significa necesariamente que sea "sarro". Este es un malentendido común en la industria de las piscinas. El sarro por definición DEBE provenir de la solución o líquido y depositarse en las superficies. De lo contrario, la calcificación proviene del interior de la superficie de cemento de la piscina. Los cristales de carbonato de calcio (calcita) no son "sarro" porque crecen desde adentro. Hemos realizado numerosas pruebas de laboratorio que confirman esto. Sin embargo, los cristales de sulfato de calcio técnicamente son un tipo de "sarro" porque provienen de una sobresaturación del compuesto en el agua. Una forma sencilla de entender esto es observar si la calcificación se encuentra sobre superficies no cementadas (como luces, accesorios de plástico y azulejos). Además, existe cierta discrepancia en cuanto a si el agua agresiva puede formar estos cristales. El argumento es que el agua con un bajo índice de saturación de Langelier o ISL disuelve el carbonato de calcio (CaCO3) y el hidróxido de calcio (Ca(OH)2), entonces, ¿cómo podrían formarse cristales? En nuestra opinión, la respuesta es clara: una vez que el agua agresiva disuelve la capa de carbonato del recubrimiento, el siguiente compuesto que se disuelve es el hidróxido de calcio con un pH de 12.6. Debido a que el agua no circula, este pH alto crea localmente un ISL alto, lo que permite la formación de cristales.
3 Ravenhill, E.R., Kirkman, P.M., & Unwin, P.R. (2016). Estudios microscópicos de la cristalización y transformación de sulfato de calcio en interfaces acuosas-orgánicas. Crystal Growth & Design. 16, 10, 5887-5895. Publicado en pubs.acs.org.
4 Pool Water Treatment Advisory Group (PWTAG) es una autoridad en química del agua en el Reino Unido. Esto es lo que han publicado sobre los sulfatos: https://www.pwtag.org/sulphate-attack-february-2011/.
5 Lebedev, A.L., Kosorukov, V.L. (2017). Solubilidad del yeso en agua a 25ºC. Geochemistry International. Volumen 55, pp. 205-210.
6 Ghorab, H., Abou El Fatouh, S. (1985). Factores que afectan la solubilidad del yeso: II. Efecto del hidróxido de sodio en diversas condiciones. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Volumen 35, número 1. DOI: 10.1002/jctb.5040350107
7 Schierholtz, O.J. (1958). La cristalización del dihidrato de sulfato de calcio. Canadian Journal of Chemistry..