ASTM D2247: Resistencia al agua de recubrimientos en 100 % HR por condensación

Esta práctica define los principios y condiciones de operación para evaluar la resistencia al agua de recubrimientos exponiendo probetas en una atmósfera mantenida al 100 % de humedad relativa hasta provocar condensación en todas sus superficies. El método genera esa condensación mediante un diferencial térmico leve dentro del área de exposición y coloca el especimen completo dentro de la cámara, por lo que resulta aplicable tanto a paneles planos como a piezas grandes o tridimensionales. Se distingue de otras técnicas en las que solo se humedece la cara frontal o en las que el agua proviene de aspersión directa o inmersión; la propia norma remite como prácticas relacionadas a D870 (inmersión en agua), D1735 (niebla de agua) y D4585 (condensación controlada).

El alcance de D2247 se limita a describir cómo obtener, medir y controlar las condiciones de exposición al 100 % HR y el procedimiento general de ensayo; no prescribe la preparación de probetas ni la forma de evaluar resultados. Las unidades de referencia son las del Sistema Internacional; los valores entre paréntesis tienen carácter informativo. La seguridad, salud y ambiente son responsabilidad del usuario, así como el cumplimiento de la normativa aplicable. El documento fue desarrollado conforme a los principios internacionales de estandarización del Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio de la OMC.

100 % de humedad relativa. Estado en el que el aire de la cámara está saturado de vapor de agua. En estas condiciones, un leve diferencial de temperatura entre el vapor y las probetas provoca la formación de condensación sobre las superficies recubiertas, lo que acelera y hace visible la interacción del agua con el recubrimiento. La cámara suele operarse alrededor de 38 °C, variando la severidad por el tiempo de exposición.

Condensación. Depósito de agua líquida en la superficie del recubrimiento cuando el aire saturado se enfría ligeramente al contacto con probetas más frías. Este mecanismo —y no la aspersión o la inmersión— es el rasgo que distingue a D2247 frente a otras prácticas relacionadas (D870, D1735 y D4585).

Cámara de humedad. Recinto construido con materiales resistentes a la corrosión que aloja soportes para probetas y un sistema de vapor. El vapor puede generarse con un tanque de agua calentado dentro de la cámara o con un generador externo que inyecta vapor al interior; el calentamiento y el aporte de vapor se controlan de forma termostática, y la temperatura del aire se mide junto a las probetas. El apéndice X1 muestra diseños típicos (gabinete de banco, cámara “walk‑in” y cámara de corrosión cíclica con generador de vapor).

Diferencial térmico. Pequeña diferencia de temperatura entre el vapor saturado y las superficies de las probetas que induce la condensación. Para que el procedimiento funcione correctamente, la temperatura del vapor debe ser igual o mayor que la del aire junto a las probetas; cuando se usa tanque interno, el agua del tanque tiende a estar más caliente que el vapor y el aire.

Agua reagente (Tipo IV). Calidad mínima del agua empleada para generar el vapor. El uso de agua especificada contribuye a la repetibilidad del ensayo y evita interferencias por impurezas.

Uniformidad de condensación. Condición en la que las gotas se distribuyen de manera pareja en todas las zonas de exposición. La norma exige verificar la uniformidad antes del primer uso y tras cualquier cambio o reparación del equipo, manteniendo la operación continua y con aperturas breves y poco frecuentes.

Verificación de cámara (Anexo A1). Procedimiento obligatorio para mapear la uniformidad: se colocan al menos 17 probetas en posiciones definidas (centro y cuatro por cada cuadrante). El diagrama de la Fig. A1.1 (p. 3) muestra la cuadrícula usada para verificar el patrón de condensación; si alguna posición no condensa de forma uniforme, el área cercana no debe emplearse para ensayos. También se establecen distancias mínimas entre probetas y respecto a paredes de la cámara.

Posicionamiento de probetas. Para paneles planos, la orientación recomendada es ~15° desde la vertical con la cara principal hacia arriba; se mantiene separación suficiente entre probetas y respecto a las paredes para evitar el goteo cruzado. En objetos tridimensionales se busca una posición que replique la orientación de servicio. Se sugiere reposicionar periódicamente las probetas para que recorran las distintas zonas del equipo.

Controles, réplicas y severidad. Es aconsejable incluir especímenes de control de desempeño conocido —uno “bueno” y otro “malo”— para anclar la severidad del equipo y decidir la duración de las pruebas. Además, se recomiendan ≥2 réplicas por recubrimiento colocadas en ubicaciones distintas del área de exposición.

Temperatura de ensayo. A falta de especificación en contrario, la temperatura del aire junto a las probetas se fija en 38 °C con una tolerancia operativa acotada; si se utiliza otro punto de ajuste, se declara en el reporte. La temperatura del vapor, por diseño, será igual o superior a la del aire, favoreciendo una condensación más uniforme.

Evaluación inmediata y posterior (recuperación). Tras retirar las probetas, se realiza una evaluación inicial a los 5–10 minutos. Cuando sea posible, se efectúa una segunda evaluación después de una recuperación de 12–24 h para distinguir efectos transitorios (como cambios aparentes de color o brillo por humedad superficial) de efectos permanentes.

Criterios de lectura. D2247 admite dos enfoques complementarios: paso/fallo a un tiempo definido (el sistema “pasa” si no hay evidencia de daño relacionado con el agua) y seguimiento del grado de falla en función del tiempo. Otra métrica útil es el tiempo hasta la falla, cuando se prolonga la exposición hasta que todos los especímenes fallen.

No equivalencia a exposición natural. Los resultados de D2247 no deben presentarse como equivalentes a un periodo específico de exposición real sin que exista una correlación cuantitativa previa para el sistema de recubrimiento en cuestión.

Condensado no recirculado. El agua que gotea de las probetas no se recircula sobre ellas, lo que permite combinar esta práctica con evaluaciones de corrosión u otras observaciones sin reexponer el condensado.

Resultados y reporte. El informe documenta la identificación de las muestras, los resultados y aspectos clave como horas de exposición, temperatura de ensayo y cualquier condición especial o desviación respecto del procedimiento habitual. En la práctica, los cambios a observar incluyen color, ampollamiento, pérdida de adherencia, ablandamiento o fragilidad.

El agua puede degradar recubrimientos por múltiples vías. Someterlos a una atmósfera controlada al 100 % de humedad relativa con formación de condensación permite estimar cómo responderán en servicio y distinguir si una falla obedece a la formulación del recubrimiento, a contaminación del sustrato o a una preparación de superficie insuficiente. Por eso la práctica es útil tanto para capas individuales como para sistemas completos de pintura.

Este ensayo se utiliza en tres frentes: aceptación por especificación, control de calidad y desarrollo de productos. Puede operarse como una verificación de paso/fallo a un tiempo definido—el sistema “pasa” si no hay indicios de daño relacionado con el agua—o como una evaluación continua del grado de deterioro en función del tiempo para comparar formulaciones y tratamientos.

Cuando no existe una norma de producto que fije los puntos finales, conviene incluir especímenes de control con desempeño conocido para anclar la severidad del equipo y establecer la duración de la prueba. Otra estrategia es prolongar la exposición hasta que todos los especímenes fallen y usar el tiempo hasta la falla como métrica de diferenciación entre alternativas.

Los resultados no deben presentarse como equivalentes a un periodo específico de exposición natural sin haber establecido previamente una correlación cuantitativa para el recubrimiento o sistema evaluado. Esta precaución evita interpretaciones excesivas al extrapolar horas de cámara a meses de servicio real.

La práctica es escalable: desde gabinetes de laboratorio hasta salas “walk‑in” capaces de alojar piezas grandes e incluso vehículos completos. Además, se pueden realizar evaluaciones de corrosión durante la exposición porque el condensado que gotea no se recircula sobre las probetas, evitando recontactos no controlados.

La exposición controlada al 100 % de humedad relativa con formación de condensación es un escenario común en múltiples cadenas de valor: almacenes cerrados en climas húmedos, cámaras frigoríficas que pasan por ciclos térmicos, salas de ensayo y procesos de validación de recubrimientos. D2247 aporta un entorno repetible para observar cambios como ampollamiento, pérdida de adherencia, ablandamiento o variaciones de color, y compararlos en función del tiempo de exposición.

Automotriz y transporte. La norma prevé cámaras del tamaño de un cuarto y documenta que algunos fabricantes someten vehículos completos a 100 % HR para estudiar cómo se comportan sistemas multicapa sobre carrocerías, chasises y componentes auxiliares. Esto permite comparar formulaciones de primer/acabado, pretratamientos del sustrato y sellos, sin suponer equivalencias automáticas con la intemperie real.

Metalmecánica, maquinaria y gabinetes industriales. D2247 admite objetos tridimensionales y piezas de gran tamaño, de modo que se pueden evaluar gabinetes, racks, equipos y conjuntos soldados con recubrimientos protectivos. La práctica ayuda a distinguir si un fallo proviene de la formulación del recubrimiento, de contaminación del sustrato o de una preparación de superficie insuficiente, algo clave en líneas de pintura y “shop floors” con alta variabilidad.

Arquitectura y construcción. En perfiles de acero pintado, herrería arquitectónica y paneles prefabricados con acabado, el método facilita la detección temprana de óxido y ampollamiento bajo ambientes de condensación. La propia práctica remite a procedimientos estandarizados para calificar estos efectos, lo que permite reportes consistentes en proyectos con exigencias de durabilidad.

Energía, electrónica y telecom (envolventes y carcasas). Los gabinetes recubiertos para equipos eléctricos o de comunicaciones suelen operar en cuartos cerrados, túneles de cableado o estaciones con microclimas húmedos. La posibilidad de ensayar ensambles completos en cámaras tipo “walk‑in” ofrece una lectura más representativa del conjunto (geometría, uniones, bordes), conservando el control de variables del laboratorio.

Laboratorios, I+D y compras técnicas. Como herramienta de aceptación por especificación, control de calidad y desarrollo de recubrimientos o tratamientos del sustrato, D2247 es útil para calificar proveedores, comparar lotes y definir puntos finales objetivos (paso/fallo, grado de daño o tiempo hasta la falla) con referencia documental.

Esta práctica se aplica a recubrimientos depositados sobre una amplia variedad de sustratos y formas: desde paneles planos hasta piezas tridimensionales o de gran tamaño. El principio operativo sitúa todo el espécimen dentro de la zona de exposición para que se forme condensación en todas sus superficies, lo que la hace útil tanto para paneles testigo como para componentes reales y ensambles.

La preparación de probetas no está prescrita por la práctica y debe acordarse previamente (composición del sustrato, preparación de superficie, número de especímenes). Para estandarizar, la norma remite a referencias conocidas: D609 (paneles de acero), D1730 (aluminio y aleaciones) y D823 (aplicación de película). Estas remisiones permiten construir probetas representativas sin imponer una única receta de preparación.

Para un muestreo robusto, conviene incluir especímenes de control con desempeño conocido —idealmente dos: uno “bueno” y otro “malo”— a fin de anclar la severidad del equipo y definir la duración de la exposición. Además, se recomiendan al menos dos réplicas por recubrimiento, colocadas en posiciones distintas del área de exposición para compensar la variabilidad espacial de la cámara.

En paneles planos, la orientación recomendada es ligeramente inclinada respecto de la vertical con la cara recubierta hacia arriba, usando soportes rígidos y estables; se mantiene separación entre probetas y respecto a las paredes para evitar goteo cruzado. En piezas 3D, se procura una orientación cercana a su uso real. Para homogeneizar la exposición, se reposicionan periódicamente los especímenes y se verifica la uniformidad de condensación de la cámara mediante el mapeo del Anexo A1 (diagrama de 17 posiciones) antes del primer uso y tras cambios en el equipo.

La aplicabilidad también se extiende a ensambles y piezas grandes: la práctica contempla desde gabinetes de laboratorio hasta salas “walk‑in” capaces de alojar equipos voluminosos e incluso vehículos completos, manteniendo el mismo criterio de exposición por condensación sin recircular el agua que gotea.

El mayor valor de esta práctica es la repetibilidad: crea un ambiente controlado al 100 % de humedad relativa que induce condensación sobre todas las superficies del espécimen. Ese escenario acelera y hace visibles efectos de agua —ampollamiento, pérdida de adherencia, ablandamiento o variación de color— y permite comparar formulaciones o verificar lotes a lo largo del tiempo de exposición. La severidad del ensayo se gobierna por variables sencillas (temperatura del aire junto a las probetas —usualmente cerca de 38 °C—, calidad del agua tipo IV y duración), lo que facilita su implementación en control de calidad e I+D sin sacrificar trazabilidad del reporte.

Otra ventaja es la flexibilidad de configuración. El método admite desde gabinetes de banco hasta salas “walk‑in” capaces de alojar piezas grandes u objetos tridimensionales, e incluso vehículos completos. Además, el condensado no se recircula sobre los artículos en prueba, lo que permite combinar la exposición con evaluaciones de corrosión u observaciones complementarias sin reintroducir agua ya depositada.

Aun así, hay límites metodológicos que importan para una interpretación responsable. Los resultados no son equivalentes por sí solos a un periodo de exposición natural; cualquier afirmación de equivalencia requiere una correlación cuantitativa previa para el sistema de recubrimiento específico. La práctica no prescribe cómo preparar probetas ni cómo calificarlas: remite a documentos de preparación de sustratos y de evaluación (adhesión, ampollamiento, óxido, etc.). Por ello, el uso de especímenes de control (uno “bueno” y otro “malo”) y réplicas en ubicaciones distintas es clave para anclar la severidad y decidir puntos finales.

El diseño y operación del equipo también condicionan el resultado. Cámaras muy pequeñas o sobre‑aisladas, tanques de agua excesivamente grandes o el uso indiscriminado de ventiladores pueden reducir el diferencial térmico que produce la condensación y, con ello, la sensibilidad del método. La práctica recomienda reposicionar con regularidad los especímenes para homogeneizar la exposición y minimizar aperturas de la cámara (inspecciones breves, no más de una diaria) para mantener condiciones estables.

La uniformidad de la condensación es un requisito explícito y verificable. El Anexo A1 establece un mapeo de la zona de exposición con al menos 17 posiciones (ilustradas en la Fig. A1.1, p. 3); si alguna posición no muestra condensación uniforme, el área alrededor —aproximadamente 100 mm— no debe usarse. También fija distancias mínimas entre probetas y respecto a paredes para evitar interferencias y goteo cruzado. Estas salvaguardas elevan la comparabilidad entre equipos, pero reducen el área útil si la cámara no está bien diseñada o mantenida.

Por último, la práctica distingue entre efectos transitorios y permanentes: pide evaluar poco después de retirar las probetas y re‑evaluar tras una recuperación de 12–24 h. Este doble corte mejora la interpretación de cambios ópticos (color, brillo) y reduce falsos positivos por humedad superficial, aunque alarga el ciclo de decisión. En conjunto, D2247 es una herramienta de cribado y comparación robusta, ideal para especificación, calidad e I+D, siempre que sus límites de representatividad y su control de uniformidad se apliquen con rigor.

Confundir el alcance de la práctica. Un tropiezo clásico es presentar horas en cámara como si fueran meses de servicio real. D2247 sirve para comparar y detectar vulnerabilidades bajo humedad con condensación; no equivale, por sí sola, a la exposición natural sin una correlación previa para el sistema de recubrimiento evaluado.

Usar agua “cualquiera” o recircular el condensado. La generación de vapor debe hacerse con agua reagente Tipo IV; mezclar calidades altera la severidad y la repetibilidad. Además, el condensado que gotea no se recircula sobre las probetas: introducirlo de nuevo cambia el mecanismo de exposición y contamina el ensayo.

Medir temperatura en el lugar equivocado (o no reportarla). La referencia es la temperatura del aire junto a las probetas, con ajuste nominal a 38 °C y tolerancia operativa de ±2 °C. Si se usa otro punto de ajuste, debe quedar expresamente indicado en el reporte. Ignorar dónde mide el sensor o no documentar el set‑point invalida comparaciones.

Anular el diferencial térmico de la cámara. El método depende de una pequeña diferencia de temperatura para formar condensación. Errores habituales: tanques calefactados que ocupan >25 % del piso, aislamiento excesivo, cámaras muy pequeñas o uso indiscriminado de ventiladores. Todos reducen el gradiente y dificultan la condensación.

Saltar la verificación de uniformidad. Antes del primer uso (y tras cambios o reparaciones) hay que mapear la zona de exposición con al menos 17 posiciones y la cámara cerrada por ≥12 h. Si una posición no condensa de forma uniforme, un área cercana de ≈100 mm queda fuera de uso. Para esta verificación se piden 75 mm mínimos a paredes y 150 mm entre probetas de mapeo.

Colocar y orientar mal los especímenes. En paneles planos, la posición recomendada es ~15° desde la vertical con la cara hacia arriba, soportes rígidos y mínimo 30 mm de separación respecto a otras probetas y paredes. El goteo cruzado es causa frecuente de falsos resultados. En piezas 3D conviene replicar la orientación de servicio.

No reposicionar durante la exposición. Dejar todas las réplicas siempre en el mismo lugar introduce sesgos espaciales (frente/fondo/lados/centro). La práctica pide reposicionar regularmente para repartir el tiempo en cada zona.

Abrir la cámara con demasiada frecuencia. El equipo debe operar de forma continua y cerrado; las inspecciones son breves y, como regla, no más de una diaria. Abrir y cerrar a cada rato rompe el equilibrio térmico y de humedad.

Omitir controles y réplicas. Sin especímenes de control (uno de desempeño “bueno” y otro “malo”) es difícil anclar la severidad y definir la duración útil. Además, se recomiendan ≥2 réplicas por recubrimiento ubicadas en posiciones distintas; lo contrario quita robustez a la decisión.

Evaluar a destiempo. La primera lectura debe hacerse 5–10 min después de retirar las probetas y, cuando sea posible, una segunda evaluación tras 12–24 h de recuperación para distinguir efectos transitorios (p. ej., humedad superficial) de permanentes. Evaluar demasiado pronto o demasiado tarde confunde la interpretación.

El informe debe dejar claro qué se probó y cómo se comportó. En términos mínimos, incluye la identificación de las muestras, los resultados de las evaluaciones realizadas, la referencia explícita a la práctica ASTM D2247, las horas totales de exposición, la temperatura de ensayo utilizada y cualquier condición especial o desviación frente al procedimiento habitual. Esta estructura garantiza trazabilidad y comparabilidad entre lotes, equipos y laboratorios.

Para reflejar fielmente el comportamiento frente al agua, las calificaciones deben capturar cambios visibles como ampollamiento, óxido, pérdida de adherencia, ablandamiento o variación de color. La práctica indica evaluar poco después de retirar las probetas—no antes de 5 min ni después de 10 min—y, cuando sea posible, realizar una segunda lectura tras 12–24 h de recuperación. Con ello se distinguen efectos transitorios por humedad superficial de efectos permanentes, especialmente en color y brillo.

Cuando se requiera una escala o método de calificación, es admisible apoyarse en procedimientos estandarizados para fenómenos específicos, por ejemplo: grado de óxido (D610), ampollamiento (D714), desempeño en ambiente corrosivo de pintados (D1654), diferencia de color visual con escala de grises (D2616), adhesión por cinta (D3359), dureza por lápiz (D3363) o adhesión por arrancamiento (D4541). Incluir en el informe qué métodos se usaron y cómo se interpretaron evita ambigüedades entre partes interesadas.

Finalmente, documenta la temperatura de referencia del ensayo (por práctica, el aire junto a las probetas suele fijarse en 38 °C; si se utilizó otro valor, debe indicarse en el informe), y cualquier condición especial que pueda haber influido—por ejemplo, cambios programados en el equipo o interrupciones de la exposición. Con estos elementos, el reporte queda listo para auditorías internas, comparaciones entre formulaciones y seguimiento de proveedores.

¿Cuándo conviene usar D2247 frente a otras prácticas de agua?
Cuando necesitas condensación en todas las superficies del espécimen dentro del área de exposición. D2247 crea ese escenario a 100 % de humedad relativa mediante un diferencial térmico leve. Se diferencia de prácticas donde solo se humedece la cara frontal o donde el agua llega por aspersión o inmersión (p. ej., D1735 “water fog”, D870 inmersión, D4585 condensación controlada en otra configuración).

¿Cuál es la condición de ensayo típica y qué agua se usa?
La cámara suele operarse alrededor de 38 °C medidos junto a las probetas; si se emplea otro ajuste, debe consignarse en el reporte. El vapor debe estar a igual o mayor temperatura que el aire para sostener la condensación. El vapor se genera con agua reagente Tipo IV para asegurar repetibilidad.

¿Cómo debo colocar los especímenes y cuántos usar?
En paneles planos, ubícalos ~15° desde la vertical, cara recubierta hacia arriba, con ≥30 mm de separación entre piezas y paredes; evita goteo cruzado. Incluye controles de desempeño conocido (uno “bueno” y otro “malo”) y al menos dos réplicas por recubrimiento en posiciones distintas. Reposiciona periódicamente para compensar variaciones espaciales del equipo.

¿Cómo verifico que la cámara realmente condensa de forma uniforme?
Antes del primer uso (y tras ajustes o reparaciones) realiza el mapeo de uniformidad del Anexo A1: distribuye ≥17 probetas (centro y cuatro por cada cuadrante), mantén la cámara cerrada ≥12 h y confirma que todas presenten condensación. Respeta 75 mm mínimos a paredes y 150 mm entre probetas de verificación; si alguna posición no condensa, el área ≈100 mm alrededor no debe usarse. El diagrama de la Fig. A1.1 en p. 3 muestra la cuadrícula de colocación.

¿Cuándo termina la exposición y cómo se evalúa?
Puedes cerrar por tiempo especificado o al observar efectos. Seca las probetas y califícalas entre 5 y 10 min tras la remoción; cuando sea posible, haz una segunda lectura a las 12–24 h para distinguir efectos transitorios de permanentes (clave en color y brillo). El informe debe incluir identificación de muestra, resultados, referencia a D2247, horas de exposición, temperatura y condiciones especiales o desviaciones.

¿Se puede combinar con ensayos de corrosión o piezas grandes?
Sí. La práctica permite gabinetes o salas “walk‑in” y documenta incluso pruebas con vehículos completos. Además, el condensado no se recircula sobre los artículos, por lo que pueden realizarse evaluaciones de corrosión durante la exposición sin recontactar el agua que escurre. La figura X1.2 (p. 5) ilustra una cámara “walk‑in”.

¿Qué condiciones de diseño del equipo pueden sabotear la condensación?
Un tanque calefactado que ocupe más del 25 % del piso, aislamiento excesivo, cámaras muy pequeñas o el uso indiscriminado de ventiladores reducen el diferencial térmico y complican la formación de condensado. En falta de condensación suficiente, la práctica permite ciclar el calentador para inducirla.