Propiedades de la Bentonita Sódica: Tabla Técnica de Referencia

La CIC de la bentonita sódica es de 80–100 meq/100 g (miliequivalentes por cada 100 gramos de bentonita seca). Este valor mide la cantidad de cationes positivos que la bentonita puede intercambiar por otros cationes en solución —en la práctica, cuánto cuaternario de amonio puede incorporar por unidad de peso para fabricar organoclay, o cuántos cationes de floculante puede adsorber en una depuración. A mayor CIC: mayor hinchamiento en agua, mayor viscosidad en suspensión acuosa y mayor LOI del organoclay derivado. La CIC se mide habitualmente con el método del azul de metileno (valor MB, expresado en meq/100 g) o con acetato de amonio 1N a pH 7. Una bentonita sódica con CIC <70 meq/100 g no es adecuada como materia prima para organoclay de calidad ni como agente gelificante en WBM de alta densidad.

Las diferencias clave son: CIC (80–100 vs 60–70 meq/100 g), hinchamiento libre (≥24 vs 3–8 mL/2g), viscosidad en suspensión al 6 % (20–60 vs 5–15 cP Fann) y límite líquido (400–700 vs 100–200 %). La bentonita sódica tiene mayor hinchamiento y mayor actividad reológica por la mayor capacidad del catión Na⁺ de hidratar las capas de montmorillonita (hinchamiento osmótico completo hasta exfoliación). La bentonita cálcica solo alcanza hinchamiento limitado por el mayor campo eléctrico del Ca²⁺ divalente, que comprime las capas. La bentonita cálcica tiene mayor resistencia mecánica seca (green strength) y mejor capacidad de adsorción de compuestos orgánicos neutros, lo que la hace preferida en fundición de aluminio y clarificación de vinos. Para la tabla completa de comparación, consulte la guía de bentonita sódica vs cálcica.

La bentonita sódica en suspensión acuosa al 5 % tiene pH 8,5–10,5 (básico). Este pH es consecuencia de la hidrólisis parcial del catión Na⁺ interfoliar, que libera grupos OH⁻ en el agua. En formulaciones sensibles al pH —algunos adhesivos, sistemas de curado ácido, emulsiones cosméticas—, el pH alcalino de la bentonita debe considerarse antes de incorporarla. En fluidos de perforación WBM, el pH básico (9–11) es deseable porque inhibe la corrosión de la tubería y estabiliza la actividad de los polímeros celulósicos (CMC, HEC). En la fabricación de organoclay, el pH alcalino del lodo de bentonita no afecta al proceso de intercambio catiónico con el cuaternario de amonio, que es un proceso catiónico no dependiente del pH del medio.

La red tixotrópica de la bentonita en suspensión acuosa (WBM) depende del agua interfoliar que mantiene separadas las capas de montmorillonita y permite la formación de la red borde-cara de plaquetas. A temperaturas superiores a 100–120 °C en pozo, el agua interfoliar se deshidrata parcialmente, las capas se aproximan y la red tixotrópica colapsa. El resultado es una drástica reducción del yield point y del gel strength, con riesgo de sedimentación de la barita (denso densificante del fluido). Adicionalmente, a alta temperatura en presencia de electrolitos (Ca²⁺, Mg²⁺ de formaciones calizas), la montmorillonita puede flocularse irreversiblemente. El organoclay resuelve este problema en sistemas OBM porque su red de plaquetas en aceite no depende del agua interfoliar y es estable hasta 220 °C.

La bentonita sódica natural hincha entre 24 y 40 mL por cada 2 g de muestra seca cuando se dispersa en agua dulce, lo que equivale a un aumento de volumen de 12–20 veces. El método de medición estándar es la prueba ASTM D5890 (Free Swell Index): se añaden 2 g de bentonita seca (molida a <75 μm) en una probeta graduada de 100 mL con agua destilada, se deja reposar 24 horas y se lee el volumen de hinchamiento en mL. La bentonita cálcica produce 3–8 mL/2g bajo las mismas condiciones. El hinchamiento libre es un indicador indirecto de la CIC (mayor CIC → mayor hinchamiento en agua blanda) y de la dominancia del catión Na⁺. Hinchamiento <20 mL/2g en una bentonita declarada como sódica es señal de mezcla con cálcica o de CIC baja (<70 meq/100 g).