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 Revista Metalindustria

GALVANIZADO EN CALIENTE y en FRIO

Por: Oscar Infante A.
Gerente de Sales y Compuestos Ltda.

  

El galvanizado en caliente se utiliza desde hace más de 100 años para proteger el acero de la corrosión. El recubrimiento protector se produce al sumergir productos de acero en un baño de zinc fundido. La película de zinc que se forma sobre el acero lo protege de dos maneras, protección de barrera y protección galvánico (catódica). Es este último tipo de protección la que permite que productos de acero puedan permanecer sin corrosión durante décadas. Esto se explica porque en presencia de humedad el zinc actúa como ánodo y el acero como cátodo, de manera que el zinc se corroe en una acción de sacrificio y evita que el acero se oxide.

  
La protección de barrera, como son las pinturas, tienen la desventaja que si la capa de pintura se rompe de alguna forma, se oxidará el acero en esa área y la pintura permitirá que la oxidación avance por debajo de la ruptura. En el caso del galvanizado esto no ocurre, ya que si la capa de galvanizado se daña, raya o presenta discontinuidades, el zinc adyacente al acero formará una sal insoluble de zinc sobre el acero expuesto. Esto resana la ruptura y continua protegiendo la superficie contra cualquier corrosión.

Aunque el galvanizado se utiliza extensivamente en la fabricación de una gran variedad de productos que requieren protección contra la corrosión, sus usos principales están en el acero estructural utilizado en obras publicas y viales, torres de transmisión y comunicaciones y estructuras en áreas: Químicas, construcción, tratamiento de aguas, transporte, recreación, marina, agrícola, minera, etc.

El galvanizado presenta una serie de ventajas que no es posible encontrar en otros tipos de recubrimientos.

- Bajo costo versus vida útil
- Bajo nivel de corrosión
- Recubrimiento adherido metalúrgicamente al acero
- Fácil de inspeccionar
- Gran resistencia a daños mecánicos


COMPORTAMIENTO DEL ACERO GALVANIZADO


La vida protectora de un galvanizado está determinada primordialmente por el espesor del recubrimiento y la severidad de las condiciones de exposición.

Estas condiciones incluyen ambientes atmosféricos clasificados como altamente industriales, moderadamente industriales (urbanos), suburbanos, rurales y marinos.
  

PROTECCIÓN POR AÑOS SEGÚN ESPESOR DE ZINC Y TIPO DE ATMÓSFERA

  ESPESOR DE ZINC EN MICRONES
  10 20 33 43 53 66 76 86 96 106 119 129

TIPO DE ATMÓSFERA

AÑOS DE PROTECCIÓN HASTA 5% DE OXIDACIÓN DE LA SUPERFICIE
RURAL 7 12 19 25 31 38 43 50 57 62 68 74
MARINO TROPICAL 5 10 15 20 24 29 33 39 43 48 53 58
MARINO TEMPLADO 4 9 13 17 21 26 30 35 39 43 48 51
SUBURBANO 3 6 10 14 18 21 24 29 32 36 40 42
MODERADAMENTE INDUSTRIAL 2 4 8 11 14 18 21 24 28 31 34 38
INDUSTRIAL PESADO 1 2 4 7 9 11 13 15 15 19 21 22


En la corrosión de los galvanizados influyen muchos factores. Los siguientes, dentro de la amplia clasificación de los ambientes atmosféricos, son los que más influyen.

  • Ambientes Industriales y Urbanos.- En esta clasificación de exposición atmosférica están comprendidas las emisiones industriales generales tales como gases sulfurosos, neblinas y vapores corrosivos que se liberan inadvertidamente de las plantas químicas, refinerías y plantas de procesamiento similares. Las condiciones de corrosión más agresivas puede esperarse que ocurran en áreas de actividad industrial intensa donde e1 recubrimiento frecuentemente está expuesto a la lluvia, a una condensación o a la nieve. En estas áreas, los compuestos de azufre se combinan con la humedad del aire y convierten los normalmente impermeables óxidos y carbonatos de zinc en sulfito de zinc y sulfato de zinc. Debido a que estos compuestos de zinc-azufre son solubles en agua ya que su adhesión a la superficie del zinc es deficiente, se deslavan fácilmente con la lluvia, dejando expuesta una superficie de zinc despejada para que comience un nuevo ciclo de corrosión.

  • Ambientes rurales y Suburbanos.- A diferencia de los ambientes industriales, los entornos de las atmósferas rurales y suburbanas son relativamente benignos, particularmente si las exposiciones se encuentran lejos de las costas y de las actividades industriales y urbanas. En las atmósferas, rurales o suburbanas, la corrosión es relativamente lenta. Debido a que las películas de la reacción del zinc que se forman en estas atmósferas tienden a ser adherentes y por lo general no se deslavan de la superficie del zinc, su retención al zinc proporciona una protección superior para el acero.

  • Ambientes Marinos.- La protección de la galvanización en los ambientes marinos está influenciada por la proximidad del litoral, topografía costera y vientos que prevalezcan. En el aire marino, los cloruros de la niebla de mar reaccionan con la película normalmente protectora y producen cloruros de zinc solubles. Estas sales de zinc pueden eliminarse de la superficie con la lluvia o la neblina, y dejar expuesta una superficie de zinc despejada que reaccione más adelante. Bajo algunas condiciones, la velocidad de corrosión podría acelerarse por la arena que sopla el viento que puede extraer la película de zinc de la superficie expuesta.

PROCESO DE GALVANIZADO

Aunque el proceso es bastante simple, todas las etapas deben ser rigurosamente controladas si se quiere obtener un recubrimiento de optima calidad y que sea capaz de dar la protección especificada en el cuadro anterior.

DESCRIPCIÓN ETAPAS PROCESO GALVANIZADO

Limpieza Cáustica
Son soluciones de compuestos desengrasantes alcalinos. Su finalidad es remover de la superficie del acero residuos de aceite, grasa y ciertos tipos de barnices, lacas y pinturas.

Aunque existen soluciones desengrasantes del tipo ácido, las alcalinas son ampliamente preferidas por ser de menor costo y más eficientes.

Lavado
Enjuague en agua limpia para evitar el arrastre de líquido de la limpieza cáustica al decapado.

Decapado Ácido
Son soluciones en base a Ácido Clorhídrico o Sulfúrico, que tienen la finalidad de remover los óxidos de la superficie del acero. Los decapados en base Ácido Clorhídrico son los más usados, ya que operan a temperatura ambiente y tienen un menor impacto de contaminación en las etapas posteriores.

Es imprescindible la adición de un aditivo que contenga inhibidor para que el ácido no disuelva el acero, solamente los óxidos, que evite la emanación de neblina ácida e idealmente ayude en limpieza adicional del metal.

Lavado
Enjuague en agua limpia para evitar el arrastre de ácido y hierro en solución, los cuales contaminan el prefluxado y el zinc fundido del crisol de galvanización. Existen aditivos que ayudan a disminuir el arrastre de estos contaminantes.

Prefluxado
Es una solución acuosa de Cloruro de Zinc y Amonio, que disuelve los óxidos leves que se hayan vuelto a formar sobre la superficie del acero luego de su paso por el decapado y el lavado. La película de fundente que se deposita protege la superficie para que no vuelva a oxidarse y asegura un recubrimiento uniforme de zinc en el crisol de galvanizado. Las piezas deben secarse y precalentarse antes de sumergirlas en el crisol de galvanizado.

Existen varios tipos de compuestos de Cloruro de Zinc y Amonio para el prefluxado. Mientras más óptima es la limpieza, decapado y lavado del acero, permitirá el uso de fluxes que admiten mayor tiempo de secado, mayores temperaturas de precalentado y una mínima emisión de humos al ingresar las piezas al zinc fundido en el crisol.

La presencia de contaminantes en el preflux influye directamente en la calidad del galvanizado, las pérdidas de zinc y la generación de subproductos tales como cenizas y humos.

El hierro en forma de sales solubles, arrastrado desde el decapado a su lavado posterior es el contaminante más crítico. Su efecto es la formación de escoria en la masa fundida de zinc, la cual aumenta el espesor de la capa de zinc y crea capas intermetálicas desiguales.

El hierro soluble debe mantenerse por debajo de un 0,5%. Es factible mantener una baja concentración de hierro en el preflux ajustando el PH alrededor de 5 y filtrando la solución.

Con un adecuado control, las soluciones de prefluxado pueden durar años.

En las plantas donde no existe horno de secado o precalentamiento es conveniente operar el prefluxado a 55-75°C, esto ayudará a un secado más rápido.

FLUX EN EL CRISOL DE GALVANIZADO (ALTERNATIVO)

El uso de flux sobre el crisol de galvanizado evita las salpicaduras de zinc y la emisión de humo al sumergir las piezas en el crisol como también se genera una menor cantidad de cenizas y disminuye el consumo de energía para mantención de temperatura.

Para un fluxado eficiente, sólo es recomendable utilizar compuestos de cloruro de zinc y amonio que no se quemen con la alta temperatura del zinc fundido.

CRISOL DE GALVANIZACION

Las piezas deben sumergirse lo más rápido posible y retiradas lentamente del crisol.

El tiempo de inmersión dependerá del espesor del acero, la temperatura de precalentado y el espesor deseado. La reacción de formación de la capa de zinc es rápida, los primeros 1 a 2 minutos y luego decae. Mientras más gruesa la capa, más quebradiza es. En los primeros 30 segundos se forman las 3 capas intermetálicas.

Una composición típica de la masa de metal fundido es:

98,76% Zinc
1,2% Plomo
0,002% Aluminio

Es conveniente que las piezas no se sumerjan a más de 30 cm del fondo, ya que en el fondo se acumula escoria. La temperatura optima es 454°C. No se deben superar los 480°C ya que el hierro del crisol reacciona con el zinc formando escoria y falla prematura del crisol

ENFRIAMIENTO
Este influye en el aspecto del galvanizado, por lo que es importante controlar la velocidad de enfriamiento por medio de un enfriamiento rápido con agua o un enfriamiento con aire.

PASIVACION
Para evitar las manchas de corrosión blanca sobre el galvanizado, es recomendable realizar un proceso de pasivación de la superficie. Las más comunes son mediante una solución de cromatos o una solución de silicatos. Ambas soluciones pueden estar contenidas en el estanque de enfriamiento. Los pasivadores en base a silicatos no presentan los problemas ambientales que generan los que contiene cromo y tienen mayor resistencia a la lluvia ácida.

RECUBRIMIENTOS POST GALVANIZADO

Cuando se requiere una resistencia a la corrosión extrema, es posible aplicar sobre el galvanizado una pintura protectora. Estos son conocidos como recubrimientos duplex. Con este tipo de recubrimientos se obtiene una protección 1,5 a 2,5 veces superior al galvanizado solo.

Para este efecto no se deben aplicar tratamientos pasivadores al galvanizado, ya que la adherencia de la pintura será deficiente. Se le deberá hacer un tratamiento al galvanizado, como por ejemplo, un fosfatizado. La pintura a aplicar debe cumplir ciertos requisitos para obtener buenos resultados.

También se pueden aplicar pinturas sobre el galvanizado que solamente cumplan un rol decorativo.

RETOQUE Y REPARACIÓN DEL GALVANIZADO

La superficie del galvanizado puede dañarse debido a soldaduras, perforaciones, cortes, transporte, etc. Las zonas dañadas deben ser retocadas únicamente con productos que cumplan con la norma ASTM-A-780, como por ejemplo, galvanizado en frío. La aplicación de productos que no cumplan con esta norma provocarán corrosión prematura en las zonas dañadas.

CONCLUSIÓN
Para obtener un galvanizado de optima calidad y resistencia a la corrosión, se deben controlar cuidadosamente todas las etapas del proceso. Para un adecuado control de cada una de las etapas del proceso es imprescindible contar con un laboratorio o los servicios de un laboratorio externo. La adecuada selección de los procesos de limpieza, decapado, fluxado y el control de las contaminaciones en el fluxado y crisol de galvanizado son críticas.

GALVANIZADO EN FRÍO

INTRODUCCIÓN
El galvanizado en frío es un recubrimiento de zinc que se aplica sobre acero mediante pistola, brocha o rodillo. Para que este tipo de producto tenga una resistencia a la corrosión equivalente al galvanizado en caliente se requiere que la película seca contenga un mínimo de 95% de zinc. Además es necesario que la capa sea conductora eléctricamente, solamente con estas 2 características es capaz de proteger al acero galvánicamente (protección catódica).

Por lo anterior este tipo de productos deben cumplir con varias normas ASTM. Las pinturas ricas en zinc no cumplen con estas normas y no pueden ser consideradas para protección galvánica.

APLICACIONES
El Galvanizado en frío se utiliza ampliamente para lo siguiente:

  • Estructuras de acero
    Aplicando el galvanizado en frío en un espesor mínimo de 75 micrones, se logra la misma protección que el galvanizado en caliente.

  • Reparación de Galvanizado dañado
    Se utiliza para reparar galvanizado en caliente dañado por soldadura, corte, quemadura, cizallamiento, etc.

  • Regeneración de superficies galvanizadas
    Se utiliza para regenerar superficies galvanizadas en caliente erosionadas por el tiempo.

  • Protección de soldaduras
    Las soldaduras son susceptibles de corroerse dado que el área soldada tiene un potencial eléctrico distinto al del metal base. Al aplicar galvanizado en frío sobre las costuras de soldaduras y a sus alrededores, inhibe la corrosión de estas mediante protección galvánica.

PRETRATAMIENTO DEL METAL BASE

Se requiere que el acero este libre de óxidos y aceite. Esto se puede lograr mediante una limpieza mecánica con cepillo de alambre o arenado. También dependiendo de la situación se emplean métodos químicos para la limpieza.

RECUBRIMIENTOS POST GALVANIZADO

El galvanizado en frío permite el uso de pinturas protectoras o decorativas sin necesidad de ningún pretratamiento. La pintura puede aplicarse directamente sobre la superficie galvanizada.

CONCLUSIÓN
El galvanizado en frío es una alternativa equivalente al galvanizado en caliente respecto a su resistencia a la corrosión. Se puede utilizar para estructuras nuevas o sobre galvanizado dañado, y puede ser fácilmente aplicada en terreno por el usuario.

Es una alternativa válida para aquellas zonas que están alejadas de plantas galvanizadoras o para mantención de estructuras en terreno.

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