El galvanizado, en general, es un proceso consistente en recubrir un metal con otro. La galvanización por inmersión en caliente es un proceso para proteger contra la corrosión una pieza de acero que consiste en la preparación específica de la superficie y la posterior inmersión en un baño de zinc fundido aleado a 450 ° C durante 3-10 minutos.
Después de este proceso, en la superficie del acero se forma un recubrimiento debido a la reacción entre Fe y Zn que tiene un enlace metalúrgico con el sustrato, consistente en varias capas de compuestos intermetálicos con diferentes concentraciones de zinc. Este recubrimiento tiene una muy buena resistencia a la corrosión, a la abrasión, al impacto y al choque térmico.
Las tres capas intermetálicas que se forman durante el proceso de galvanización son todas más duras que el acero del sustrato y, junto a la capa blanda externa de zinc, proporcionan unas excelentes dureza y resistencia a la abrasión.
¿Cómo protege el galvanizado al acero de la corrosión?
- Barrera continua: el zinc metal utilizado en el proceso de galvanizado proporciona una barrera impermeable entre el sustrato de acero y los elementos corrosivos de la atmósfera (humedad y cloruros y sulfuros corrosivos).
- Protección catódica: es la reducción o prevención de la corrosión de una superficie de metal convirtiéndola en el cátodo de una celda electrolítica, utilizando una corriente galvánica o impresa. Que el zinc protega catódicamente al acero quiere decir que sacrifica sus electrones para proteger el acero del ataque corrosivo.
La velocidad de corrosión del zinc es función del espesor del recubrimiento y la cantidad de elementos corrosivos en la atmósfera. Por ejemplo, en entornos rurales el acero galvanizado puede durar fácilmente de 100 a 150 años sin mantenimiento. En ambientes industriales y marinos con cloruros y sulfuros, el acero galvanizado puede durar entre 50 y 100 años.
Qué piezas se galvanizan
Los usos del acero galvanizado posterior a la fabricación suelen ser de naturaleza exterior siendo empleados en elementos estructurales expuestos a la intemperie y en ambientes agresivos o salinos.
La variedad de piezas de galvanizado es amplia: acero estructural (ángulos, canales, vigas), rejillas, metal expandido, láminas corrugadas, alambre, cables, placa, piezas moldeadas, tubos, pernos, tornillos, tuercas, etc.
Varillas corrugadas
Las varillas corrugadas se fabrican comúnmente después del galvanizado y, en general, utilizan las mismas especificaciones de diseño de hormigón armado que las barras ordinarias. El Trabajo en frío, que es el doblado o formación de acero a temperatura ambiente, induce tensiones que pueden liberarse durante el proceso de galvanización.
Por tanto, para evitar daños en el recubrimiento, la barra no debe doblarse en un radio de más de 8 veces su radio.
Elementos de fijación
Los elementos de sujección de inmersión en caliente generalmente tienen aproximadamente 10 veces más zinc en la superficie que los elementos de sujección zincados y son adecuados para su uso en todas las aplicaciones exteriores e interiores.
Procedimientos de galvanización
Se distinguen dos procedimientos de galvanización en caliente (los pasos del proceso son similares pero el equipo empleado es muy diferente):
- Procedimiento discontinuo (galvanización general): aplicable a cualquier pieza de hierro y acero. Después de la fabricación, el galvanizado es un proceso más manual donde el acero estructural (chapa fabricada, vigas de brida ancha, ángulos, canales, tubos, elementos de sujección) se suspende por alambre, cadena o gancho de los grúas de grúa y se sumerge en las soluciones de limpieza y zinc.
- Procedimiento continuo (galvanizado continuo): proceso automatizado que se aplica a chapas de acero de hasta 3 mm de espesor y a alambres de hierro y acero. El proceso consiste en desenrollar la chapa, pasarla a través de los pasos de limpieza y en el baño de zinc fundido a velocidades de hasta 200 m /minuto, secar y retroceder.
Pasos del proceso de galvanización
1. Preinspección
La finalidad de la preinspección es verificar, si es necesario, los orificios de ventilación externa y drenaje, arriostramientos y las características generales de diseño necesarias para obtener un revestimiento galvanizado de calidad.
Los agujeros de venteo o purga son incorporados a fin de evitar la acumulación de gas a alta presión en fabricaciones cerradas cuando están sumergidas en el baño de zinc fundido,
Los orificios de drenaje aseguran que las soluciones de limpieza y el metal fundido de zinc fluyan por toda la pieza y que regresen luego de vuelta al horno de galvanizao.
2. Preparación de la superficie
El acero no reaccionará con el zinc a menos que esté perfectamente limpio.
- Limpieza y desengrase: El acero se sumerge en un tanque con una solución cáustica a 80ºC para eliminar el material orgánico, como grasa, pintura y suciedad, restos de óxido y cascarillas como resultado de la laminación.
- Decapado: la pieza se sumerge en un baño ácido (clorhídrico o sulfúrico) para eliminar la escama y el óxido de la superficie. Alternativamente puede emplearse chorro de arena o metálico.
- Granallado abrasivo : el proceso de utilizar una corriente contundente de partículas, disponible en diferentes durezas, para eliminar residuos y contaminantes de las superficies de acero para preparar el galvanizado o la aplicación de pintura.
3. Fluxaje
Finalmente se fluxa en baño de cloruro amónico (unos 5 minutos) que funciona como catalizador, promoviendo la reacción del zinc y el acero.
4. Galvanizado
Una vez limpio y seco, el acero se baja a una caldera que contiene zinc fundido a 450ºC donde el acero y el zinc reaccionan metalúrgicamente para formar tres capas de aleaciones hierro-zinc y coronadas por una capa exterior de zinc puro (fase eta).
La pieza de acero debe sumergirse durante un tiempo específico para que la reacción metalúrgica entre el zinc y el hierro se complete. La terminación de la reacción metalúrgica se observa cuando se detiene el burbujeo del zinc fundido en el hervidor. En este punto, el galvanizado está completo y el acero se retira del hervidor para que se enfríe.
5. Inspección final
Las dos propiedades analizadas son el espesor del recubrimiento, que se mide con un medidor de espesor magnético y el aspecto de la superficie, mediante inspección visual.
Acero galvanizado: características
Espesor del galvanizado
El espesor de la capa de zinc durante el proceso de galvanizado en caliente, que no puede ser especificado, está determinado por el espesor y la composición química del acero y el estado de su superficie.
Los espesores están comprendidos entre 45nm en piezas de espesor <1,5 mm y más de 200nm en espesores > 6,0 mm.Dejar el acero en el zinc fundido un poco más de lo óptimo puede tener uno de dos efectos:
- aumento marginal del espesor del recubrimiento
- puede aumentar significativamente el espesor del recubrimiento y causar un recubrimiento frágil.
Apariencia
Los revestimientos galvanizados generalmente son brillantes, pero van adquiriendo progresivamente un gris mate uniforme. Los requisitos básicos de acabado del revestimiento galvanizado son que sea relativamente liso, continuo y libre de imperfecciones superficiales gruesas
La apariencia del revestimiento (gris mate, brillante, con lentejuelas) no modifica la protección contra la corrosión del recubrimiento de zinc.
¿Qué es el galvanizado en frío?
No hay tal cosa como el galvanizado en frío. El término se usa a menudo en referencia a un recubrimiento de pintura rica en zinc, que no supone una reacción metalúrgica entre el zinc y el acero por lo que no puede ser considerada una protección galvánica (catódica)
El galvanizado en frío se utiliza en la reparación y regeneración de galvanizados dañados, protección de soldaduras, etc.
Doble inmersión
La mal llamada «doble inmersión» es la inmersión progresiva de una pieza de acero que es demasiado grande para caber en el hervidor en una sola inmersión. Se sumerge una mitad en el baño de zinc fundido, se retira, se voltea, y se sumerge la otra mitad.
Donde se juntan los dos trapecios se crea una tenue línea gris , que es lijada posteriormente para hacerse menos visible.
La doble inmersión no debe utilizarse con el fin de producir un recubrimiento más grueso.
Precio
El galvanizado por inmersión en caliente después de la fabricación tiene costos iniciales comparables a otros sistemas de protección contra la corrosión, como las pinturas.
Sin embargo, el costo de su ciclo de vida (costo por año de mantenimiento) es casi siempre menor que los sistemas de pintura que requieren mantenimiento, repintado parcial y repintado completo varias veces durante su vida útil por lo que, a largo plazo, son más costosos.
Especificaciones
El acero estructural (placa, vigas de brida ancha, ángulos, canales, tuberías, tubos) está galvanizado según ASTM A 123 / A 123M. Los elementos de sujección y las piezas pequeñas que caben en una cesta de centrifugado están galvanizados según ASTM A 153 / A 153M. El acero de refuerzo está galvanizado según ASTM A 767 / A 767M.
Según CTE, la galvanización, según proceda, se realizará de acuerdo con:
- UNE-EN ISO 1460:1996 Recubrimientos metálicos. Recubrimientos de galvanización en caliente sobre materiales férricos. Determinación gravimétrica de la masa por unidad de área.
- UNE-EN ISO 1461:1999 Recubrimientos galvanizados en caliente sobre productos acabados de hiero y acero. Especificaciones y métodos de ensayo.
Más información
- Carpio García Jaime (Autor)
- Silva, Diego (Autor)
