ALCALINIDAD Y ACIDEZ
La alcalinidad es el poder neutralizador de la acidez de una sustancia. La medida de alcalinidad en los ensayos de fluidos de perforación se puede realizar sobre una muestra de lodo (designada con el subíndice m) o sobre una muestra de filtrado (designada con el subíndice f). El dato obtenido puede también usarse para estimar las concentraciones en el fluido de perforación de los iones oxidrilo (OH-), carbonato (CO3-2) y bicarbonato (HCO3-).
El conocimiento de la alcalinidad del lodo y del filtrado es importante en muchas operaciones de perforación. Los aditivos de lodos, particularmente algunos defloculantes orgánicos, requieren un medio alcalino para funcionar apropiadamente. El aumento de alcalinidad debida a los iones oxidrilos es generalmente más aceptada y se considera beneficiosa, mientras que las alcalinidades resultantes de los carbonatos o bicarbonatos pueden ser afectar al desempeño de un lodo.
Los iones primariamente responsables de la alcalinidad del filtrado son el oxidrilo (OH-), el carbonato (CO3-2) y el bicarbonato (HCO3-). Los carbonatos pueden cambiar de una forma a otra por cambio del pH de la solución. Otros iones inorgánicos, como los boratos, silicatos, sulfuros y fosfatos, pueden también contribuir a la alcalinidad. Es importante entender que los siguientes cálculos son sólo estimativos de las concentraciones de las especies iónicas reportadas, sobre una base de reacciones de equilibrio químico teóricas. La composición de los filtrados de lodo es frecuentemente tan compleja que la interpretación de las alcalinidades puede malinterpretarse.
Cualquier valor particular de alcalinidad, representa a todos los iones, los cuales reaccionarán con un ácido dentro de un rango de pH sobre el cual ese valor en particular fue ensayado. Los adelgazantes orgánicos aniónicos y los reductores de filtrado contribuyen en una gran porción del valor de alcalinidad Mf y podrían también enmascarar el color del punto final de la titulación y producir un ensayo altamente inseguro en los lodos tratados con adelgazantes o dispersantes orgánicos.
Para los sistemas simples de lodo base bentonita, no conteniendo dispersantes orgánicos, las alcalinidades a la fenolftaleína (Pf) y al naranja de metilo (Mf), pueden ser usadas como una guía para determinar la presencia de la contaminación de carbonato/bicarbonato y el tratamiento necesario para aminorar el problema.
El pH es una medida utilizada por la química para evaluar la acidez o alcalinidad de una sustancia por lo general en su estado líquido (también se puede utilizar para gases). Se entiende por acidez la capacidad de una sustancia para aportar a una disolución acuosa iones de hidrógeno, hidrogeniones (H*) al medio.
La alcalinidad o base aporta hidroxilo OH- al medio. Por lo tanto, el pH mide la concentración de iones de hidrógeno de una sustancia, a pesar de que hay muchas definiciones al respecto.
Como cualquier medida, el pH posee una escala propia que indica con exactitud un valor. Ésta es una tabla que va del número cero al catorce, siendo de esta manera el siete el número del medio. Si el pH es de cero a seis, la solución es considerada ácida; por el contrario, si el pH es de ocho a catorce, la solución se considera alcalina. Si la sustancia es más ácida, más cerca del cero estará́; y entre más alcalina el resultado será́ más cerca del catorce. Si la solución posee un pH siete, es considerada neutra.
Sin embargo el pH siete neutro se limita con seguridad, tan sólo a las soluciones acuosas, pues las que no son, si no están a una temperatura y presión normal, el valor de la neutralidad puede variar.
Hay distintas formas de medir el pH de una sustancia. La más sencilla es sumergir un papel indicador o tornasol en la solución durante varios segundos y éste cambiará de color según si es ácida (color rosa) o alcalina (color azul). Este método no es tan preciso como otros, pues indica ambiguamente qué tan ácida o qué tan alcalina es la sustancia, pese a la evolución que han experimentado los papeles en cuanto a su exactitud. Otra desventaja que presentan los papeles tornasol es que no pueden ser utilizados para ciertas sustancias, como por ejemplo, aquellas que son muy coloreadas o turbias.
La manera más exacta para la medición del pH, es utilizando un pHmetro y dos electrodos, uno de referencia y otro de cristal. Un pHmetro es un voltímetro que junto con los electrodos, al ser sumergidos en una sustancia, generan una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica dependerá́ de la concentración de iones de hidrógeno que presente la solución. El pHmetro mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia (plata) y el de cristal que es sensible a los iones de hidrógeno. Para obtener con exactitud el pH de una sustancia, se debe calibrar el pH con soluciones de valores de pH llamadas buffer que resisten los cambios experimentados por el pH y tiene un valor de pH especifico.
