Post on 22-Oct-2018
REPÚBLICA BOLlVAWlANA DE VENEZUWA LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FKULTAD DE ~NGEN~ER~A DIVISI~N DE POSTGRADO
PROGRAMA DE PQSTGMBO EN CORROS~~N
COMPORTAMENTO DE LOS RECWBRBMXENTOS POR TERMORmIADO DE ALUMINIO Y CINC NAMBEHTES
MAWNBS Y COSTEROS MACUNOS
Trabajo Especial de Grado Presentado ante la Ilustre Uriiversidad del Zulia
para optar al grado Acadérriico de
Autor: Ing. Orlaindo Sales Tutor: Álvaro R.inc6n
Maracaibo, Febrero de 2005
, "
Este jurado aprueba el Trabajo de Grado titulado; "CONIPORTAMIEN'TO DE LOS
WECUBRIMIENTOS POR "TERMOROCIADO DE ALUMlNlNlO Y CINC EN
AMBIEN-FES MARINOS Y COSTERO MARINOS", que el Ing. Orlando de J.
Salas A., C.1.13.001.319, presenta ante el Consejo Técnico de la División de
Postgrado de la Facultad de Ingeniería en cumplimiento del Artículo 51 ,Parágrafo
51.6 de la Sección Segunda del Reglamento de Estudios para Graduados de La
Universidad del Zulia, como requisito para optar el grado Académico de
Coordinador del Jurado Álvaro Rincón C.I.: 4.534.444
Carlos Rincón Dimctor de la División de Postgrado
Maracaibo, Febrero de 2005
Salas.0." Comporlamiento de loa Recubrimientos por Termorociados de Aluminio y Cinc en Ambientes Marinos y Costeros Marinos". Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor Prof. Alvaro Rincón.
RESUMEN
El objetivo de esta investigación es estudiar el comportamiento de los recubrimientos por termorociado de Al, Zn y ZnIAl en ambientes marinos y costeros marinos. Para estudiar el desempeño de estos recubrimientos se evaluaron láminas de acero al carbono de 10cm x 15cm, termorociadas por dos procesos diferentes de aplicación (arco eléctrico y llama) con el fin de evaluar el efecto de la porosidad en el comportamiento de los mismos. Además, se les realizó una incisión lorrgitudinal inferior, para observar el efecto galvánico sobre el sustrato. Las láminas fueron expuestas en 2 estaciones: La Voz (atmósfera costera marina) y Las Torres (atmósfera marina) ubicada en el cruce del Lago de Maracaibo. Las probetas fueron caracterizadas mediante peso inicial, espesor, metalografía, adherencia, rugosidad y dureza, evaluandose mensualmente por inspección visual y registro fcltográfico, y retiradas a los 3 y 6 meses de exposición, para su evaluación en laborzitorio. A tal efecto, se realizaron medidas de pérdida de peso y electroquímicas (oolarización lineal y cíclica), para evaluar la velocidad de corrosión durante el tiempo de exposición. Este trabajo sólo abarca los resultados de los primeros seis meses de evaluación, complementado por ensayos acelerados en la Cámara Climática (PROHESION) y el rociado salino intermitente (ISO 11474). Los resultados mostraron que en los ambientes agresivos estudiados, donde el efecto erosivo es muy importante, el recubrimiento termorociado ZnIAl (doble capa), ofrece un excelente comportamiento produciendo además protección galvánica al sustrato. Para el caso de los recubrimientos de Zn y Al, debe utilizarse, un sellador de poros que cubra completamente las irregularidades del mismo, tal como el base fenólica, evaluado en este estudio. Además, los recubrimientos termorociados aplicados por el proceso de arco eléctrico, tienen un mejor desempeño que los aplicados por llama dada su menor porosidad. Es importante resaltar, que los resultados de las pruebas aceleradas coinciden con los obtenidos en campo.
Palabras clave: Recubrimientos por Termorociados de Aluminio, Recubi-imientos por Termorociados de Cinc, Corrosión Atmosférica, Ambientes Marinos y Ensayos Acelerados
Salas, O". Behavior of Thermal sprayed Aluminum and Zinc Coatings in Marine and Marine Coastal Atmospheres ". Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Izacultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor Prof. Alvaro Rincón.
The objective of this research is to study the behavior of Thermal sprayetl Al~iminum and Zinc coatings in Marine Atmospheres and Marine Coastal Atmospheres. In order to study the performance of these coatings, carbon steel sheets of 10c;m x 15cm, were sprayed for two different processes of application (electric arc spray and flame spray) with the purpose of evaluating the effect of the porosity in the behavior of the same ones. Also, they were carried out an inferior longitudinal incision, to observe the galvanic protection effect on the substrate. The sheets were exposed in 2 test field stations: La Voz (marine coastal atrnosphere) and Las Torres (marine atmosphere) located in the crossing of the Lake of Maracaibo. The test sprayed sheets were characterized by means of initial weight, thickness, metallographic, adherence, roughness and hardness, being evaluated monthly by visual inspection and photographic, and retired to 3 and 6 exposure months, for their evaluation in laboratory. To such an effect, they were carried out loss of weight and electrochemical tests, to evaluate the velocity of corrosion during the time of study. This work oiily sandal the results of the first six months of evaluation, supplemented by laboratory accelerated tests: Climatic Camera (PROHESIOW) and intermittent salt spray (ISO 11474). The results showed that in the studied aggressive atmospheres, where the wind effect is very important, the thermal sprayed Zn/Al coatirig, offers an excellent behavior also producing galvanic protection to the substrate. F'or the case of the thermal sprayed zinc and alurrrinum, a sealer of pores should be ~ised, just as phenolic topcoat, evaluated in this study. Also, the arc spraying systems has a better acting than flame spaying systems given their smallest porosity. It is important to stand out, a good correlation was observed between the laboratory accelerated tests and natural exposures tests.
Key Words: thermal sprayed Aluminum, thermal sprayed zinc, Atmospheric Corrosion, Marine Atmospheres and laboratory accelerated tests. Author's e-mail:orlandosalasa@yahoo.com. mx
DEDICATORIA
A Dios por permitirme alcanzar esta meta y ser mi dador de vida, salvador, fortaleza
en todos mis caminos y en los momentos más difíciles de mi vida.
A mis Padres Ana Álvarez y Orlando Salas por guiarme siempre por el buen camino
y a quien les debo lo que soy.
A mi hija Darianny por ser mi consentida, y fuerza para seguir adelante.
A mi esposa Dexa por SU amor, paciencia y apoyo durante toda la maestría.
A mis hermanos,
A mí querida abuelita, quien ya no esta presente físicamente. Abuea fuiste un
ejemplo para rrií de fé en Dios, te llevo conmigo en el corazón, este logro te lo dedico
a ti.
A los Profesores. Oladis, Miguel, Álvaro y Matilde por la excelente preparación y
ayuda que me han brindado, y por ser de ejemplos y de estimulo para alcanzar
cualquier meta.
A todos mis compañeros del laboratorio Douglas, Natalie , Valentina, Liseth, Mirla y
compañeros de Postgrado.
Ofilando Salas
A La Universidad del Zulia y al Centro de Estudios de Corrosión por brindarme la
oportunidad de crecer cada día más como profesional y ser parte del desarrollo de
nuevos profesionales.
A la Profa. Oladis por ser un ejemplo para mí en constancia, en amor al trabajo, y
excelencia en todo, gracias profesora por toda su ayuda.
Al Prof. Miguel por ser más que un profesor para mí, un amigo es como rni segundo
padre en el trabajo, quien siempre se ha preocupado por mí y me es de estimulo
para alcanzar incluso las metas más difíciles.
Al Prof. Álvaro por ser mi tutor, por su apoyo y ayuda en alcanzar esta meta.
A la Prof. Matilde por su gran apoyo como coordinadora de la Maestría.
A la empresas Rendimientos Náutico, al Dr Luis Maldonado CINVESTA'V México .,
Asdrúbal Murillo en Pintuco, y Ameron por ser los facilitadores de los sistemas de
Termorociado y selladores evaluados.
Al Prof. Orlando Pérez por ser de mediador para utilizar la instalaciones de PDVSA,
conjuntamente al Sr Hugo García y a Julio, por darme el permiso y ayuda en la
realización de los ensayos metalográficos de los recubrimientos Termoroc;iados.
A Douglas Linares, de quien dispuse muchas veces de su tiempo cuando tenía
alguna duda o problema.
A mis compaiíeros de laboratorio Nathalie, Valentina, Lesdybeth, Liseth, Mirla,
Moraima, a los pasantes Ricardo y Maribel sin su ayuda no se hubiese podido
culminar este trabajo.
A mis compafieros Alfredo, Ricardo Montenegro, Víctor Márquez quienes me
ayudaron en el montaje del Banco de la Estación la Voz.
TABLA DE CONTENIDO
CONTENIDO
RESUMEN ................................................................................
............................................................................. ABSTMCT
DEDICATORIA .......................................................................................
.................................................................... AGRADECIMIENTO
T A B U DE CON'TENIDO .............................................................
LISTA DE FIGUMS ..................................................................
LISTA DE TABMS ....................................................................
INTWODUCCION ........................................................................
GAP~TULO
I FUNDAMENTOS "TEORICOS
1 ..Corrosión Atmosférica ...............................................
1.2.-Principios de la Corrosión Atmosférica ..............
1.3. Tipos de Atmósfera ...............................................
1.4.-Importancia de la Corrosión Atmosférica ....................
1.5 -Parámetros que afectan la Corrosión .......................
1.5.1 Variables metereológicas ...............................
1.5.1.1 Tiempo de humectación ......................
1.5.1.2 La Humectación Relativa .....................
1.5.1.3 Temperatura .....................................
1.5.1.4 La lluvia ...........................................
1.5.1.5 Vientos ............................................
............................................ 1.5.1.6 El polvo
1.5.2 Agentes contaminantes ..................................
1.5.2 Anhídrido Sulfuroso SOa .......................
1.5.2.1 Cloruros ...........................................
1.5.3 Categorias de Corrosividad Atmosférica ............
1.6 Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos Metales ........................................................................
1.6.1 Corrosión del Aluminio ...................................
1.6.2 Corrosión del cobre .......................................
........................................ 1.6.3 Corrosión del Cinc
1.6.4 Corrosión del Acero ......................................
Página
3
4
5
6
7
13
27
29
............... . 2 Métodos de Control de la Corrosión Atmosférica
................... 2.1 Recubrimientos Orgánicos o no Metálicos
2.1.1 Clasificación de los recubrimientos no metálicos .
............... . 2.1 1.1 Alquídicas y a base de aceite
................................. 2.1 . 1.2 Caucho clorado
........................................... 2.1.1.3 Acrilicos
............................................ 2.1.1.4 Silicona
......................................... . 2.1 1.5 Epóxicos
.......................................... 2.1 . 1.6 Fenólicos
............................................. 2.1.1.7 Vinilos
...................................... 2.1.1.8 Poliuretanos
....................................... 2.2 Recubrimientos Metálicos
.......................................... 2.2.1 Electrodeposición
............ 2.2.2 Recubrimientos obtenidos por inmersión
...................................... 2.2.2.1 Galvanizado
............ 2.2.2.1 . 1 Proceso de galvanizado
........................ 2.2.2.2 Aluminizado en caliente
................................................ 2.2.2.3 Al-Zn
....................................... 3 Recubrimientos Termorociados
...................... 3.1 Definición del proceso de termorociado
............................................. 3.2 Principios del proceso
..................................... 3.3 Procesos de Termorociados
................... 3.3.1 Termorociado de alambre por llama
....................... 3.3.2 Termorociado de polvo por llama
........................ 3.3.3 Termorociado por Arco Eléctrico
................................ 3.3.4 Termorociado por Plasma
.................... 3.4 Tipos de Recubrimientos Termorociados
3.4.1 Recubrimientos Resistentes a la Corrosión . Cinc,
.............................. Aluminio y Aleaciones de Cinc-Alumirrio
3.4.2 Recubrimientos Termorociados de polimeros .......
.................. 3.4.3 Otros recubrimientos Termorociados
3.5 Características de los Recubrimientos Termorociados ...
.......................... 3.5.1 Dureza, densidad, y porosidad
............................... 3.5.2 Resistencia a la Corrosión
................................................... 3.5.3 Adherencia
3.6 Preparación de la superficie de los Recubrimientos .
Termorociados ...............................................................
3.6.1 Limpieza y Desengrase ....................................
3.6.2 Rugosidad de la superficie ...............................
3.6.2.1 El Rough Threading ................................
3.6.2.2 Grit blasting ..........................................
3.7 Sellado de los Recubrimientos Termorociados .............
3.7.1 Formulación de los selladores ............................
3.7.2 Tipos de selladores ..........................................
3.7.3 La aplicación del sellador ..............................
3.7.4 Mantenimiento de los recubrimientos sellados .......
3.8 Ventajas de los Recubrimientos Termorociados ...........
3.9 Desventajas del Termorociado .................................
3.10 Típicas Aplicaciones del Termorociado .....................
3.1 1 Salud , Seguridad y Ambiente .................................
3.12 Los Gases Comprimidos ........................................
3.1 3 Electricidad .........................................................
3.14 La Energía de Radiación .......................................
........ 3.15 Economía de los Recubrimientos Termorociados
CAP~TULO II METOBOLOGIA EXPERIMENTAL
1 . Estaciones de Exposición Atmosférica ............................
1 . 1 .-Ubicación y características de Estación las torres y
Estación la voz ...............................................................
1.2 Banco de Ensayo de Corrosión Atmosférica ................
2 . Caracterización de los Ambientes de Estudios .................
3 . Probetas de Ensayos ...................................................
3.1 Preparación de las Muestras ...................................
3.2 Identificación de Probetas: .......................................
4 . Caracterización de los Recubrimientos Termorociados ......
4.1 Medición de Espesores ...........................................
4.2 Microestructura ......................................................
4.3 Determinación de Peso ...........................................
4.4 Adherencia de los Recubrimientos ............................
4.5 Dureza .................................................................
............................................. 4.6 Medida de Rugosidad
...... . 5 Sistemas de Recubrimientos Termorociados Evaluados
................................................. 5.1 Ensayos Naturales
............... 5.1.1 Estación las Torres (Ambiente Marino)
............................................. 5.1.2-Estación La Voz
............................................. 5.2 Ensayos Acelerados.
.......................................... 5.2.1 Cámara Prohesion
.............................. 5.2.2 Rociado Salino Intermitente
....................................................... 6 . Tiempo de Estudio
.................................. 7 . Evaluación de los Recubrimientos . . ................................................... 7.1 Inspeccion visual
................... 7.2 Morfología de los productos de Corrosión
......................................... 7.3 Ensayos Electroquímicos
CAP~TULO
III RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
..................... 1 . Caracterización de los Ambientes Naturales
............................ 2 . Caracterización de los Recubrirnientos
.............................. 2.1 Mediciones de Espesores y Peso
...................................................... 2.2 Microestructura
............................................ 2.3 Ensayo de Adherencia
2.4 Microdureza ..........................................................
............................................................ 2.5 Rugosidad
3 . Evaluación de los diferentes recubi-imientos Estudiados .....
................................................ 3.1 Estación las Torres
3.1.1 Comportamiento de los recubiimientos
Termorociado con Zn aplicado por Arco eléctrico y por llama
.................................................................... de alambre
................................... . 3.1.1 1 Inspección Visual
3.1.1.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión ...................................................
3.1.2 Comportamiento de los recubrimientos
....... Termorociado con Aluminio aplicado por Arco electrice..
................................... 3.1.2.1 Inspección Visual
3.1.2.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión.. .................................................
3.1.3 Comportamiento de los recubrimientos
termorociado con ZnIAl aplicado en el proceso de llama.. .....
3.1.3.1 Inspección Visual.. .................................
3.1.3.2 Análisis Microscópico y Iblorfología de los
productos de Corrosión.. ................................................
3.1.4 Comportamiento de los recubrimientos
Termorociado con Zn aplicado por Arco eléctrico y por llama
de alambre sellados con wash primer del fabricante 1 ...........
3.1.4.1 Inspección Visual. .................................
3.1.4.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión ..................................................
3.1.5 Comportamiento de recubrimientos Termorociados
con Aluminio aplicado por Arco eléctrico y sellado con wash
primer del fabricante 1 ....................................................
3.1.5.1 Inspección Visual.. ................................
3.1.5.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión.. ................................................
3.1.6 Comportamiento de los recubrimientos Termorociado
con ZnIAl y selados con wash primer del fabricante 1
aplicado por el proceso de llama .......................................
3.1.6.1 Inspección Visual.. ................................
3.1.6.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión.. .................................................
3.1.7 Comportamiento de los recubrimientos Termorociado
con Zn y Aluminio aplicados por el proceso de arco eléctrico y
sellado con recubrimiento fenólico y wash primer del
fabricante 2... ...............................................................
3.1.7.1 Inspección Visual.. .................................
3.1.7.2 Análisis Microscópico y Morfología de los
productos de Corrosión. ..................................................
3.1.8 Comportamiento de Perfil Termorociado mitad de su
longitud con Zn y la otra con Aluminio ambos aplicados por el
proceso de arco eléctrico .................................................
3.1.9 Selección de los mejores Recubrimientos en la
...................................................... Estación Las Torres
3.2 Comportamiento de los Recubrimientos evaluados en la
Estación la Voz ..............................................................
................................................ 3.2.1 Pérdida de Peso
.................................................. 3.3-Ensayos Acelerados
.......................................... 3.3.1 Cámara PROHESION
3.3.2 Rociado Salino ínterdiario (ISO 11474) .....................
............................................. 4 . Ensayos Electroquímicos
................................................. 4.1 Polarización Lineal
................................................ 4.2 Polarización Cíclica
c a ~ í ~ u ~ o .......................................................... IV CONCLUSIONES
............................................... REFERENCIAS BIBLIOG~FICAS
Figura 1 2
Mecanismo de Corrosión Atmosférica.. . . . . . . . .. . . . . . .. . .. . . . . . . . .. Variación de la corrosión con la HR y el tiempo, para una concentración de SOz en la atmósfera de 0,01 % ................. Película de óxidos formados en el Aluminio.. . ... .. . ... ... . .. ... ..
Fotomicrografía de una sección de un recubrimiento galvanizado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proceso de galvanizado en caliente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proceso de Termorociado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . Proceso general del Termorociado. .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . Proceso de impacto de las películas fundidas del Termorociado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estructuras de capas del recubrimiento termorociado.. . . . . . . . . Sistema de Termorociado por Llama de alambre ... ... . . . ... ... . Proceso esquemático del Termorociado por llama con alambre.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Sistema de Termorociado de polvo por Llama ... ... . .. ... .. . ... . Esquema del proceso de Termorociado con polvo ... . . . ... ... .. Sistema de termorociado por Arco Eléctrico.. . . . . ... . . . . .. . . . . . . .. Proceso esquemdtico del termorociado por Arco Eléctrico.. . Sistema de termorociado por plasma.. . . . . ... . . . .. . . .. . . . . . . . .. .. . . Proceso de Termorociado con Plasma. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Puente Pierre Laporte en Canada.. . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. Aplicación del Termorociado en intercambiadores de calor.. . Aplicación del Termorociado en Buques.. . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . Aplicación del Termorociado en Puentes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... Aplicación del Termorociado en componentes de equipos.. . . Aplicación del Termorociado en Tanques.. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . Aplicación del Termorociado en estructuras.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ubicación geográfica de las Estaciones de Exposición Atmosférica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Banco de ensayo de la Voz.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. Banco de ensayo de las torres. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Recolectores de Agentes Contaminantes en la Estación las Torres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ilustración de las dimensiones de la incisión en las probetas. Aplicación de sellador wash primer sobre probetas termorociadas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . Identificación de probetas del aplicador 1.. . . . . . . . ... . . . . .. . . . . . . .. Identificación de probetas del aplicador 2... ... ... ... .. . . .. ... ... .. Medición de Espesores ... .. . ... ... ... ... ... ... . . . ... ... ... ... ... ... ... . Microscopio óptico utilizado para observar la microestnitura de los recubrimientos termorociados.. . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . ... Medición de peso ... . . . ... ... ... .. . ... ... ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... Tipos de fallas resultantes en la prueba de adherencia.. . . . . . . Eliminación de pega residual con broca.. . ... ... ... ... .. . ... ... .... Prueba de adherencia ... . .. ... . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. ... . . . . . . Microdurometro. MICROMET II marca Buehler modelo 11 088 utilizado para la determinación de microdureza en los recubrimientos termorociados.. . . .. . . . .. . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . .........
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Ensayos de Microdure za.. . ... . . . ... ... ... ... ... .. . ... ... . .. ... .. . . . . ... Identificación en superficie del material de prueba mostrando el identador en forma de pirámide con 436" en sus cara opuestas.. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. Medída de las dos diagonales. .. ... ... ... . .. ... ... ... ... ... . .. ... ... .. Ensayo para determinación de rugosidad (Replica1 Tape). . . . Medidor de Rugosidad ("Testex Thickness"). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas evaluadas en la estación las Torres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas selladas con wash primer 1 evaluadas en la estación las torres ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Perfil Termorociado con Zn y Al aplicado por el proceso de arco eléctrico antes de su instalación en la Estación Las Torres.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Perfil instalado en la estación las Torres ( Lado superior Aluminio). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Perfil instalado en la estación las Torres atado a las barandas ( Lado inferior Zn). . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas selladas con wash primer y fenólico del fabricante 2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Probetas Termorociadas evaluadas en la estación la Voz.. . .. Cámara PROHESION del CEC LUZ ... ...... ... ...... ......... ...... Probetas Evaluadas en Cámara Prohesion. .. . . . .. . . .. . . . . . . . . . ... Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (IVorma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ ... ... .. . ... ... ... ... . Recubrimientos evaluados en banco de Ensayo acelerado Rociado salino Intermitente(lS0 1 1474).. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . Cronograma de Exposición de los recubrimientos.. . . . . . . . . . . .. Flujograma para la Evaluación de las probetas sin incisión ... Flujograma para la Evaluación de las probetas con incisión. Planilla de Evaluación de inspección visual.. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. Lupa Estereoscópica utilizada para la evaluación de los productos de Corrosión.. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Celda Electroquímica empleada para los ensayos Electroquímicos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de deposición de cloruros en la atmósfera en los meses de evaluación de los recubnmientos ...... ... ... ... ....... Velocidad de deposición de compuestos de Azufre en la atmósfera.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de deposición de polvo atmosférico en los meses de evaluación de los recubrimientos ... . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... Probeta de acero al carbono luego de 6 meses de exposición en la estación Las Torres ... ... ... ... ... ... ... ... . .. ..... Probeta de acero al carbono luego de 6 meses de exposición en la estación la Voz ... ... ... ... ... ... ... . .. ... ... ... ... .. Decapado ácido de probeta de acero al carbono en laboratorio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vista magnificada a 45 x de la morfología del daño por corrosión en la probeta de acero al carbono en la Estación luego de 6 meses de exposición .Nótese el severo ataque causado por los cloruros ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... .. . ... ..... Microestructura de Recubrimiento Termorociado de Zn
aplicado por Llama. Ataque electrolitico 400 X. Espesor 6 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de Zn aplicado por Arco Eléctrico .Ataque Nital 400 X. Espesor 7 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de ZnIAl aplicado por Llama. Ataque nital y Keller 400 X. Espesor 9 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de Al aplicado por Arco Eléctrico .Ataque Keller 400 X. Espesor 6 mils.. ......................................................................... Falla Cohesiva de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de Llama.. ....................................................... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición (10,2 mils) ............... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama con alambre a los 6 meses de Exposición (5,6 mils) .................. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de exposición. ....... Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico. Magnificación 7 x ................... Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama luego de 6 meses de exposición ............................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama. Magnificación 7 x... ............................. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico después de 6 meses de Exposicióii. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho) Magnificación 7 x.. ..................................................... Morfología de productos de corrosión de Termorociado de
Zn por el proceso de arco eléctrico a 45 x en filo derecho. (a) Zona Supeiior (b) Zona central. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama después de 6 meses de Exposición. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho). 7x.. ..................... Morfología de productos de corrosión de Termorociado de
Zn por el proceso de llama en filo derecho a 45 x. (a) Zona Superior (b) Zona central ............................................. Incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición.. ..... Incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Llama con alambre a los 6 meses de Exposición Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 3 meses de Exposición (8,6 mils) ................. Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición (8,3 mils) ................ Incisión de Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición .................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de exposición. Zona de incidencia
de vientos preferenciales (borde derecho de la probeta). Magnificación 7 x... ................................................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición .Zona en filo derecho (parte inferior) de la probeta. Magnificación 7 x... ............... Vista magníficada de filo derecho a 45 x en sistema Termorociado de Al ................................................. Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 6 meses de Exposición (a). Zona en filo superior. (b). Zona en filo derecho (parte inferior) de la probeta. Magnificación 7 X. Vista magnificada de puntos de corrosión del sustrato a 45 x. en Termorociado de Al. (a) filo superior de la probeta (b) parte inferior de f lo derecho.. ....................................... Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición Magnificación 7 x.. ....................................................... Corrosión del sustrato en parte central de la incisión a 45 x. Incisión de Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 X ............................................................................... Corrosión del sustrato en parte central de la incisión 45 x.. .. ZATXB 28 .Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición (1 3,2 mils). ... ZATXA 25. Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición (12,8 mils). .............. Incisión de Termorociado con ZnIAl (doble capa) después de 6 meses de Exposición ................................................... Comportamiento del sistema (a) Termorociado con ZnIAluminio en comparación al (b) Termorociado con solo aluminio, (c) Zn por Arco eléctrico y (d) Zn por Llama después de 6 meses de exposición.. ............................. Termorociado de ZnIAl (12,8 rriils) aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición .Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho de la probeta). Magnificación 7 x... ..................................................... Termorociado de ZnIAl (doble capa) aplicado por el proceso de Llama a los 3 meses de Exposición (1 5,3 mils) .Zona de incidencia de los vientos preferenciales (parte central de filo derecho de la probeta). IUagnificación 7 x. Productos de corrosión de sistema ZnIAl en filo derecho después de 3 meses de exposición a 45 x.. ................... Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición 13,8 mils de espesor.Zona de incidencia de los vientos preferenciales (filo derecho). Magnificación 7 x... .................................................... Productos de corrosión del sistema ZnIAl en filo derecho después de 3 meses de exposición 45 x... ..................... Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición .Zona en borde derecho (parte superior) de la probeta. Magnificación 7 x.. ....................... Vista magnificada de zona intacta en filo derecho a 45 x de
sistema ZnIAI.. ..... Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición Magnificación 7 x.. .... Vista magnificada en incisióii de sistema ZnIAl luego de 3 meses de exposición a 45 x.. ....................................... Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 x.. .... Vista magnificada en incisión de sistema ZnIAl luego de 3 meses de exposición 45 x.. ....................................... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco
... Eléctrico (ZTX5 9) a los 6 meses de Exposición (9,2 mils) Termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama (ZTX3S) con alambre a los 6 meses de Exposición (5,8 rriils). ........................................................................ Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer. Magnificación 7 x .............................................................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer. Magnificación 7 x ............................................................................ Zona de incidencia de vientos preferenciales (parte central en filo derecho) de recubrimiento Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer 1 después de 3 meses de exposición. Vista magnificada de productos de corrosión del sistema trermorociado con Zn aplicado por el proceso de arco electrice sellado con wash primer 1 a 45 x en filo derecho de probeta.(a)zona central (b)zona inferior.. ........................ Zona de incidencia de los vientos (filo derecho de la probeta) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 después de 3 meses de Exposición. Magnificación 7 x.. ..................................... Vista magnificada de productos de corrosión del sistema trermorociado con Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a 45 x en filo derecho de probeta. (a) zona central (b) zona inferior .................................... Diferentes zonas en Incisión del sistema termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico sellado con wash primer 1 a los 3 meses de Exposición a 45 X . (a) zona central(b) zona derecha ...................................... Diferentes zonas en Incisión del sistema termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a los 3 meses de Exposición. 45 X. (a) zona izquierda (b) zona derecha ......................................... Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico (ATXAS 3) a los 3 meses de Exposición (9,5mils) ... Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico (ATXBS 7)a los 6 meses de Exposición (12,8 mils Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco Eléctrico sellado con wash primer1 (ATX7S 23) a los 6
meses de Exposición (9,7 mils) ....................................... Incisión de Termorociado con Aluminio sellado con wash primer 1 aplicado por el proceso de Arco Eléctrico. (ATXAS 3) a los 3 meses de Exposiciói-i (9,5mils) ........................... Incisión de Termorociado con Aluminio sellado con wash primer aplicado por el proceso de Arco Eléctrico. (ATX3S 15) a los 6 meses de Exposición (10,7 mils). .................... Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) del sistema Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico y sellado con wash primer 1 a los 3 meses de exposición. Magnificación 7 x... ............ Zona en Rlo derecho de la probeta (vientos preferenciales) del sistema Termorociado de Aluminio sellado con wash primer 1 aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición .: (a). parte superior (b). parte central. Magnificación 7 x.. .................................................... Vista magnificada de zona de incidencia de los vientos prefemciales (filo derecho) a 45 x de termorociado de Al sellado con wash primer 1. (a) zona central (b) zona superior. .................................................................... Zona central en filo derecho de la probeta Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer 1 a los 6 meses de Exposición. Magnificación 7 x... ..................................................... Vista de filo derecho a 45 x de termorociado de Al sellado con wash primer 1 .(a) zona central(b) zona superior Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico y sellado con wash primer a los 3 meses de Exposición. (ATXAS 3) .................................. Magnificación a 45 x de la foto anterior en la incisión (a) parte izquierda(b) zona central .................................... Incisión de Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 x.. ..................................... Magnificación a 45 x de la foto anterior en la incisión .......... Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama (ZATXBS 8) a los 3 meses de exposición ...................... Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama (ZATXBS 8) a los 6 meses de Exposición ........................ Corrosión Leve en filo derecho en la probetas a los 3 y 6 meses de exposición. ................................................ Incisión de de Termorociado con ZnIAl (doble capa) después de 6 meses de Exposición ................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho) en sistema Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a los 6 meses de Exposición (12,8 mils) (a). Zona superior (b) Zona central. Magnificación 7 x.. ....................................................... Vista maginificada de filo derecho a 45x en Termorociado de ZnIAl sellado con wash primer 1.(a) zona superior.(b) zona central Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso
de llama sellado con wash primer l a los 6 meses de Exposición .Magnificación '7 x.. ..................................... Magnificación a 45 x de foto anterior .............................. Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con sellador fenólico (ZTXF).a los 4 meses de Exposición ................................................... Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de llama sellado con fenólico (ATXF) a los 4 meses de Exposición (12,2 mils). ................................................................. Incisión de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 4 meses de Exposición. ..................... Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 4 meses de Exposición.. ..... Apariencia de Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 en el momento que fue instalado.. .. Apariencia de Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 a los 4 meses de Exposición ........................................ Termorociado con Zn por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 1 a los 4 meses de exposición.. ............................................................... Apariencia de Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 (ATXWA). en el momento que fue instalado Apariencia de Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (ATXWA) a los 4 meses de Exposición (1 1, l mils). ........................................................................ Apariencia de Termorociado con Aluminio por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 1 (ATX3S 1 5) a los 4 meses de exposición (1 0,'i mils). .......... Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenólico a los 4 meses de Exposición. (a) Punto de corrosión del sustrato en zona en borde derecho. (b) Punto de corrosión del sustrato notado en el lado resguardado.. ....................................................... Vista magnificada de punto de corrosión del sustrato observado en el borde derecho en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenólico (a) 10 x (b) 45 x... ............................................. Incisión a 45 x en sistema termorociado con Zn selllado con fenólico.. ........................................................................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenolico a los 4 meses de Exposición. (a) Zona en borde derecho. (b) Zona resguardada de los vientos.. .................................................................... Corrosión del sustrato en termorociado de Aluminio con sellador fenólico (a) filo derecho 10 x (b) filo derecho 45x. (c) incisión a 45 x... ...................................................... Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (a) vista
general de la probeta b) vacíos observados en borde ................................................................... derecho..
Detalles observados a nivel micro de sistema termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (a) poros no cubiertos por el sellador a 20 x ( b) arena impregnada en filo derecho 45x ........................................................... Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 a los 4 meses de Exposición. (a) filo derecho (b ) Incisión.. ....... Vistas magnficadas de la figura anterior a 45x (a) Corrosión de sustrato en filo derecho (b) Incisión Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 a los 4 meses de Exposición. (a) Vista general dela probeta (b) Zona en borde derecho. (c) filo derecho 10 X Vista magnificada(45x) de zonas en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 en (a) filo derecho (b) incisión Perfil Termorociado lado Zn luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres Incisión de perfil Termorociado lado Zn en ambas aristas expuestas a la acción de los vientos preferenciales Perfil Termorociado lado Zn luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres (a).lado resguardado de los vientos (b) vista cercana de corrosión del acero base en el extremo inferior del perfil. Perfil Termorociado lado Aluminio luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres. (a) Vista de perfil en campo. (b) Zona superior del perfil. (c) Incisión. Perfil Termorociado lado Aluminio luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres (a).lado resguardado de los vientos (b) vista cercana de corrosión del acero en los poros de este recubrimiento en lado resguardado de los vientos preferenciales ZAVXB 54. Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de Llama y a los 6 meses de Exposición (1 3,8 mils) Ensuciamiento en borde inferior por la acción erosiva de los vientos preferenciales en probeta ZAVXA5O Incisión de Termorociado de ZnIAl .10 x Termorociado con Al alto espesor (1 1,8 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de exposición. (a) apariencia general. Nótese la apariencia intacta. (b) borde inferior 7X. Termorociado con Aluminio bajo espesor (6,7 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de Exposición. (a) apariencia general. (b) borde inferior 7 x. Incisión de Termorociado de Aluminio de alto espesor a diferentes magnificaciones (a) 10 X. (b) 45 X. Nótese el efecto galvanico de este sistema. Incisión de Termorociado de Aluminio de bajo espesor a diferentes magnificaciones (a) 10 x (b) 45 X. Nótese
corrosión localizada del sustrato en incisión Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor ZVXB5 (5,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición Termorociado con Zn de alto espesor (14,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico a los 2 meses de exposición. Termorociado con Zn alto espesor (14,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición. Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor aplicado por el proceso de llama a los 2 meses de exposición. Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición Termorociado con Zn de bajo espesor (5,9 rriils) aplicado por el proceso Arco eléctrico luego de retiradas a los 6 meses de exposición. (a) incisión a 10 X (b) incisión a 45 X. (c) borde inferior a 7 x d) borde inferior a 45x Termorociado con Zn de alto espesor (13,8 mils) aplicado por el proceso Arco eléctrico luego de retiradas a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 X. (b) incisión a 45X.(c) borde inferior a 7X (d) borde inferior a 45X. Análisis microscópico en lupa estereoscópica de Termorociado con Zn aplicado por el proceso 1-lama luego de retiradas a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x. (b)borde inferior a 7x Análisis microscópico de Termorociado con Zn aplicado por el proceso Llama (a) insición a 45 x. Nótese la corrosión del sustrato (b) y (c) diferentes zonas en borde inferior a 45 x apreciándose severa corrosión del sustrato Termorociado con Zn de aplicado por el proceso arco eléctrico a los 3 meses de exposición. ZVXA 1 (5,6 mils) Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Llama después de 3 meses de exposición. ZVX5 65 (5,7 mils) Recubrimiento Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama y sellado con wash primer 1 a los 6 meses de exposición. ZAVX1 S 60 (1 7,5 mils) Recubrimiento Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama y sellado con wash primer 1 a los 6 meses de exposición. ZAVXBS 56 (18 mils) Bode inferior (zona central) 7X de sistema termorociado con ZnIAl sellado con wash primer 1 .Nótese el buen desempeno ante el efecto erosivo. Borde inferior de sistema ZAVXAS 52 a 45 X Recubrinriento Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con fenólico AVXF (6,9 mils) a los 4 meses de exposición.
Recubrimiento Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con fenólico ZVXF (6,9 mils) a los 4 meses de exposición
Vista de cerca de la incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco el6ctrico y sellado con fenólico Recubrimiento Termorociado con aluminio de bajo espesor sellado con wash primer del fabricante 1 AVXlS 35 (6,7 mils) después de 6 meses de exposición Recubrimiento Termorociado con aluminio de alto espesor sellado con wash primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición AVXBS 32 (1 1,8 mils) Recubrimiento Termorociado con aluminio de alto espesor (AVXBS 32) sellado con wash primer 1 despues de 6 meses de exposición. Termorociado con aluminio de alto espesor (11,8 mils) sellado con wash primer 1 (a) Esquina izquierda de borde inferior 7x. (b)lncisión zona central 7x Recubrimiento Termorociado con aluminio y sellado con wash primer 2 AVXWA 35 (8,4 mils)en las condiciones iniciales Recubrimiento Termorociado con aluminio y sellado con wash primer del fpbricante 2 AVXWA (8,4 mils) despubs de 4 meses de expo$ición Recubrimiento morociado con Zn y sellado con wash primer 1 a los 2 ses de exposición ZVXBS7 (7,l mils) Recubrimiento Temorociado con Zn (bajo espesor) y sellado con wasb primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición iVXBS7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn de alto espesor y sellado con wash primer del fabricante 1 (14,3 mils) después de 6 meses de exposición. (ZVXI S1 2) Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 a los 2 meses de exposición ZVXBS7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición. ZVXBS7 (7,1 mils) Análisis Microscópico en lupa Estereoscópica de Recubrimiento Termorociado con Zn por arco eléctrico y sellado con wash primer 1 luego de retirada a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x (b) borde infeiior (Zona central) a 7x Termorociado con Zri por arco eléctrico y sellado con wash primer 1 (a) insición a 45 x. (b) borde inferior a 45 x. Análisis Microscópico en lupa Estereoscópica de Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 luego de retirada a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x (b) esquina infeiior izquierda a 7x Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 (a) incisión a 45 x. (b) esquina inferior izquierda 45 x. ZVXWA (8,4 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 2 en las condiciones iniciales.
ZVXWA (8,4 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 2 después de 4 meses de exposición ZVXBS 7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 1 después de 4 meses de exposición. Sistema ZPXl(7,O rnils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESlON Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2 (6,2 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION. Sistema ZAPX8 (16,5 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION. Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 15ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPXWP 7 (12,9 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5 (6,1 mils) luego de 45ciclos en cámara PROHESION
Sistema ZAPXWP 7 (12,9 rriils)luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROH ESlOlV Sistema ZAPXWP 7(12,9 mils)luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4(7,8 rrrils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPXWP 7(12,9 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 15ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXWA12(8,9 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 45ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWA12 (8,9 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 75ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESlON Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistenia ZPXWA12 (8,9 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 100 ciclos en cemara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWAI 2 (8,9 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZRXl bajo espesor(7,2mils) luego de 4 meses de exposición
Sistema ZRX 5 alto espesor(l2,6 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARX2 bajo espesor (6,4 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARX 6 alto espesor (12,l mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXWA7 bajo espesor(8,4mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXWA 8 bajo espesor (6,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXWA9 alto espesor (12,8 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXWAlO Alto espesor (12,9 rriils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 13 (8,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 14 (6,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 11 alto espesor (1 1,5 rriils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 12 (12,9 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 1 1 alto espesor (1 1,5 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 12 (12,9 mils) luego de 4 meses de exposición Velocidades de corrosión por la tkcnica de polarización Lineal para los recubrimientos termorociados Polarización Cíclica de Recubriri~ientos por Termorociados sin Sellador sin exposición al medio Natural Polarización Cíclica de Recubrimientos Tennorociados sin Sellador luego de 6 meses de Exposición en las Torres Disolución del Zn en celda electroquímica durante el barrido anódico del ensayo de polarización cíclica Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales Vista en lupa estereoscopica de corrosión del sustrato a 15 x en Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de llama Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales Vista en lupa estereoscopica de corrosión del sustrato a 15 x en Termorociado de Zn (7 rriils) aplicado por el proceso de arco eléctrico Termorociado de Al (7,9 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales. Vista en lupa estereoscopica de leves picaduras del recubrimiento Termorociado de Al a 15 x. Termorociado de ZnIAl (13,4 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales
Vista en lupa estereoscopica de leves picaduras de 225 recubrimiento Termorociado de ZnIAl a15 x Nótese que no se aprecia corrosión del sustrato Termorociado de Zn (5,2 mils) aplicado por el proceso de 22? arco eléctrico luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectu& el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de Zn (5,2 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico. Termorociado de Zn (8,7 mils) aplicado por el proceso de 227 llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama. Termorociado de Aluminio (12,3 mils) aplicado por el 227 proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Temorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico Termorociado de ZnIAl (13,2 mils) aplicado por el proceso 227 de llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso por llama Velocidades de corrosión por la técnica de polarización 228 Cíclica para los recubrimientos Tennorociados antes de su exposición al medio natural y luego de 6 meses de exposición en la Estación las Torres
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Tiempo de
Humectación Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de SOn. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de Cloruros Estimación de la categoría de corrosividad de una atmósfera a partir del dato de corrosión del primer año de exposición según ISO 9223 Categorías de Corrosión de la Atmósfera en función de los Factores Medioambientales, según ISO 9223. Categorías de Corrosividad.lS0 9223. Ventajas de los recubrimientos de Aluminio y Cinc. Espesor de los Principales Tipos de Recubrimientos de Zn. Costos ciclo de vida para elementos estructurales de puentes. Costos recubrimientos comparativos reportados por Zinc Metalizer Task Group Survey. Costos de Comparación Hipotético Análisis químico del acero carbono utilizado para termorociado por el proceso de Arco Eléctrico. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación las Torres. Sistemas de Recubrimientos termorociados sellados con wash primer y fenólico del fabricante 2 evaluados en la estación las torres. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación la voz.. Sistemas de Recubrimientos evaluados en &mara prohesion. Sistemas de Termorociados evaluados en Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (Norma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ. Niveles de agentes aereoquímicos en la Estación Las Torres en el año 2004. Niveles de Aereoquímicos en la Estación La Voz en el año 2004. Datos Meteorológicos mensuales durante el año 2004 en la Estación La Voz Datos Meteorológicos mensuales durante el año 2004 en la Estación Las Torres Resultados de pérdida de peso de probetas de acero al carbono (blanco) luego de 6 meses de exposición para categorizar agresividad de los ambientes. Determinación de Espesor y peso inicial de sistemas de recubrimientos Termorociados evaluados en La Estación Las Torres. Resultados de la medición de Espesores y Peso referentes a las condiciones iniciales en las probetas evaluadas en la
estación La Voz Caracterización de probetas evaluadas en Cámara Prohesion. Caracterización de probetas evaluadas en el Ensayo de Rociado Salino. Resultados de ensayos de adherencia referentes a las condiciones iniciales de los recubrimientos termorociados. Resultados del ensayo de microdureza Vickers Valores obtenidos del Ensayo de rugosidad por duplicado en diferentes zonas del perfil. Inspección Visual de sistemas de recubrimientos por Termorociado evaluados en la Estación Las Torres a los 3 y 6 meses de exposición. Desempeño cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Estación Las Torres. Inspección visual de RecubrimientosTermorociados a los 3 y 6 meses de exposición en la Estación la Voz. DesempeAo cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Estación La Voz. Resultados de pérdida de peso luego de 6 meses de exposición. Resultados del comportamiento de los recubrimientos Termorociados evaluados en cámara Prohesion Discusión del Comportamiento de recubrimientos por Termorociado en Cámara Prohesion Desernpefio Cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Cámara Prohesion. Resultados del comportamiento de los recubrimientos Termorociados evaluados en ensayo acelerado Rociado Salino lnterdiario (ISO 11474) Resultados del Comportan~iento de recubrimientos por Termorociado en ensayo Rociado Salino (ISO 11474) DesempeAo cualitativo de los diferentes recubrimientos Termorociados aplicados por el proceso de Arco eléctrico sometidos a ensayo acelerado de Rociado Salino lnterdiario (ISO 1 1474). Condiciones ambientales al momento de la aplicación de los sistemas de recubrimientos sobre los perfiles envejecidos. Resultados de Parámetros Electroquímicos obtenidos de la técnica de Polarización Cíclica para los recubrimientos Termorociados en las condiciones iniciales y luego de 6 meses de exposición en la Estación Las Torres
Muchas estructuras metálicas (equipos industriales, puentes, barcos, niuelles,
plataformas, etc.), que están expuestos a ambientes marinos sufren a diario de
problemas severos de corrosión, por lo cual las perdidas económicas son
cuantiosas. Uno de los métodos existentes para el control de la corrosión en estos
ambientes, son los recubrimientos, siendo los más usados los recubrimientos
orgdnicos (base epoxy, poliuretano, fenólico, etc.) y el galvanizado en caliente, los
cuales tienen un buen desempeño en atmósferas no tan severas. Pero, cuando se
trata de ambientes marinos y marinos costeros, donde están presentes un conjunto
de factores como lo son las altas concentraciones de cloruros, fuertes vientos,
condiciones cambiantes de humedades relativas y temperaturas (más aún en climas
tropicales como el nuestro), estos recubrimientos ven disminuida su acción,
haciendo que las operaciones de mantenimiento sean muy frecuentes. Esto se
traduce en altos costos e interrupciones en las operaciones normales de estos
equipos.
En ese sentido, a nivel mundial, muchas organizaciones (1s2s3t4s5b6373 realizan
estudios con la finalidad de determinar la eficiencia de nuevos esquemas de
recubrimientos en sustratos metálicos que permitan controlar estos problernas, sean
amigables con el ambiente y mejoren la durabilidad de estas estructuras.
En los últimos aAos, a nivel de Estados Unidos y Europa (1,2,3,4,6) los
recubrimientos Termorociados están recibiendo considerable atencióri por su
prometedora resistencia a la corrosión y costos reducidos. Asociado ésto a la
aplicación de nuevos equipos disponibles e innumerables ventajas con r'especto a
otros sistemas para el control de la corrosión. En estos países el desempeño de
estos recubrimientos ha estado bien documentado:
La "American welding Society" (I), reportó un estudio de la durabilidad de los
recubrimientos termorociados, donde el termorociado con Zn y Al, con y sin sellador,
aplicados por el proceso de llama, sobre paneles de acero expuestos en ambientes
de agua de mar, industrial y marino, dieron protección contra la corrosión durante de
1 9 años.
Por otra parte, la norma Británica British Standard (835493, 1977) (2), reporta que:
"Recubrirnientos Termorociados de aluminio sellado proveen 20 aAos o mas de
protección al acero contra la corrosibn sin mantenimiento en ambientes de salpiques
de agua de mar".
La armada de los estados Unidos (3), también ha reportado los excelentes
beneficios en el uso de los recubrimientos termorociado de aluminio a bordo de sus
barcos. Este estudió sirvió para cuantificar los ahorros en horas hombres y dólares
que pueden ser ganados con el uso de esta técnica en comparación a sistemas
tradicionales.
Morrow H:(~), reporta antecedentes de varios estudios económic;os de los
recubrimientos Termorociados en Europa y Estados Urridos, y concluye que los
recubrimientos Termorociados es una de las técnicas mas efectivas, a un bajo costo,
disponible hoy en día para la protección contra la corrosión por largo tiempo de
estructuras grandes de aceros tales como puentes. Evaluaciones en UK y US
indican la superioridad en efectividad costo-ciclo de vida de estos procesos en
comparación a los sistemas convencionales de Pintura.
Sin embargo, en climas tropicales como el de Venezuela se conoce poco de la
aplicación y rendimiento de esta nueva tecnología en recubrimientos. S1510 se tiene
como referencia, las investigaciones reportadas por la red PATINA'^) (Protección
Anticorrosiva de Metales en las atmósferas de lberoamérica),integrada por 14
países: Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Costa rica, Cuba, Ecuador, Espafia,
México, Panamá, Perú, Portugal, Uruguay, y Venezuela.El objetivo de esta red fué
evaluar el comportamiento frente a la corrosión de una amplia variedad de
recubrimientos convencionales y de nueva generación en atmósferas de la región de
Iberoamericana agrupándose por grupos afines. Los grupos 3 y 4, luvieron por
objetivo verificar el desempeño de revestimiento de sacrificio a base (le aluminio,
cinc y sus aleaciones dentro de los cuales se encontraban los rec;ubrimientos
temorociados de Al y Zn /15AI, resultando de esta evaluación que los
recubrimientos termorociados con Zn 115AI con sellador obtuviercin el mejor
desempefio en la atmosfera de la Voz. Pero esta investigación fue muy especifica y
solo se evaluó uno de estos recubrimientos con sellador. Por ésto, el objetivo de
esta investigación es conocer el comportamiento de estos sistemas de
recubrimientos en ambientes muy severos, marinos y costeros marinos, ampliando
la aplicación de otros selladores y10 recubrimientos termorociados, evaluando
además dos procesos de aplicación: arco eléctrico y Llama.
CAPITULO I
1. Corrosión Atmosférica.
1.1 Definición
La corrosión atmosférica puede ser definida como la corrosión o deterioro de
materiales expuestos al aire y sus poluentes (8) La corrosión atmosférica es un
proceso electroquímico de los metales que como todo proceso cle corrosión
envuelve un ánodo, un cátodo, un conductor eléctrico y un medio electrolítico,
produciendo las perdidas de las propiedades mecánicas y físicas para las cuales fue
diseñado, acortando en muchas ocasiones la vida útil esperada. En el caso de
metales expuestos a la atmósfera, recordemos que los metales son heterogéneos a
nivel micro (existencia de microánodos y microcátodos), el conductor eléctrico es la
superficie del metal, y es completado el circuito con el electrolito, cuando se crean
una capa de electrolito sobre la superficie del metal proveniente de la humedad del
ambiente.
Un requerimiento fundamental para el proceso de corrosión electroquímica es la
presencia de un electrolito. Una película fina de electrolito" invisible" se dice que
tiende a formarse sobre las superficies metálicas bajo las condiciones atmosféricas,
después que un cierto valor de nivel criitico de humedad es alcanzado ("). En el caso
de una atmósfera no contaminada, a una temperatura constate ur~a superficie
metálica perfectamente limpia no debería ser expuesta a danos por' corrosión a
valores de humedad relativa por debajo de 100 %. Sin embargo en la práctica,
debido a la presencia de partículas higroscópicas, impurezas en la atmósfera y
pequeños gradientes de temperatura entre la atmósfera y la superficie metálica, un
electrolito superficial microscópico tiende a formarse a rriveles mas bajo de humedad
relativa. Para el hierro, un valor crítico de 60-80% ha sido reportado (g). El nivel crítico
de humedad no es constante, depende del material, de los productos de corrosión y
depósitos superficiales que se absorben con la humedad, y la presencia de
contaminantes atmosféricos.
En la presencia de la pequeña capa de electrolito o humedad, la corrosión
atmosférica como proceso electroquímico produce un balance de reacciones
anódicas y catódicas. La reacción anódica envuelve la disolución del metal, mientras
la reacción catódica frecuentemente es asumida ser la reacción de reducción de
oxigeno. Estas reacciones son ilustradas esquemáticamente en la figura 1. Debería
ser notado que concentraciones de contaminantes corrosivos pueden alcanzar altos
valores en esta capa, especialmente bajo condiciones alternas de humedad y
secado.
Atmósfera
Transporte de oxigeno de la atmósfera dentro de la superficie
del electrolito
v v Película Fina de Electrolítico
Mn Mn Mn+ Reacción Catódica
Reacción Anódica
Figura 1. Mecanismo de Corrosión Atmosférica.
La formación de productos de corrosión (óxidos de metal y hiclróxidos), la
solubilidad de los productos de corrosión en la superficie del elec;trolito, y la
formación de películas pasivas afectan claramente la velocidad del proceso de
disolución del metal. Las películas pasivas se distinguen de los productos de
corrosión, en el sentido de que están tienden a ser mas adherentes, son de mas
bajo espesor y proveen un alto grado de protección ante el ataque corr~sivo(~)~.El
ataque corrosivo sobre una superficie protegida por una película pasiva tiende a ser
de naturaleza localizada. Picaduras superficiales en aluminio y acero ir~oxidable es
un ejemplo de tal ataque.
1.3 Tipos de Atmósferas
La severidad de la corrosión atmosférica tiende variar significativamente en
diferentes ubicaciones y, históricamente se ha hecho costurribre c;lasificar los
ambientes en: rural, urbano, industrial, marino, o combinación de estos ('). Estos
tipos de atmósferas han sido descritos como se sigue:
Rural: Esta categoría es generalmente la menos corrosiva y norrrialmente no
contiene poluentes químicos, pero contiene partículas orgánicas e inorgánicas. Los
principales agentes corrosivos son la humedad, el oxígeno y en menoi- cantidad el
dióxido de carbono. Atmósferas de tipo Árido o Tropical representan casos extremos
en la categoría rural.
Atmósfera Urbana: al igual que en la atmósfera de tipo rural hay poca actividad
industrial. Pero en esta pueden estar presentes una variedad de coiitaminantes,
tales como compuestos de SOx y NOx., COZ provenientes de einisiones de
vehículos automotores y combustibles domésticos.
Atmósfera Industrial: Estas atmósferas son bastante agresivas debido a que la
producción industrial genera muchas emisiones de gases que pueden contener
dióxido de azufre, cloruros, fosfatos, y nitratos.
Atmósfera Marina: Partículas finas arrastradas por el viento, y depositadas sobre las
supeficies metálicas, caracterizan a este tipo de atmósfera. Las atmósftzras marinas
son altamente corrosivas, y la severidad de esta tiende a ser dependiente de la
dirección de los vientos, velocidad de los vientos, y distancia de la costa.
La acción de la atmósfera sobre los metales constituye uno de os mayores
problemas planteados por la corrosión ('. Las pérdidas directas e indirectas
motivadas por la llamada corrosión atmosférica son enormes. Se ha estimado que
más de la mitad de las pérdidas globales de la corrosión se deben, a corrosión
atmosférica. Estas perdidas ocasionan costos considerables que en muchas
ocasiones pueden ser de miles de millones de dólares. Esto es lógico si se tiene en
33
cuenta que la mayoría de los equipos y construcciones metálicas operan al aire
libre). Más aún, cuando el problema de la corrosión de los metales en la atmósfera
se ha ido agravado últimamente a causa del incremento de la contaminación del
medio ambiente dado el incremento en la cantidad de industrias, trafico automotor,
etc. Todo esto paralelo al continuo avance de la civilización. Esto halz-e que las
estructuras metálicas expuestas al ambiente disminuyan su vida ijtil, siendo
mayores las exigencias en cuanto a la proteccióii de estos equipos, expuestos a
ambientes severos.
En ese sentido, se puede comprender que cualquier ahorro que se logre por
medio de un mejor entendimiento de los factores que influyen en la corrc~sividad de
las atmósferas representa una considerable suma de dinero. En un informe emitido
por el Ministerio de Tecnología de Gran Bretaña se ha llegado a la coriclusión de
que podría ahorrarse cerca de un 25% de los costos de corrosión coi1 un mejor
conocimiento de los fenómenos corrosivos y la apropiada aplicación de las técnicas
de protección de la corrosión actualmente disponibles ('l.
1.5 Parámetros que afectan la Corrosión Atmosférica
1.5.1 Variables meteorológicas
Las variables meteorológicas que afectan la corrosión atmosférica son las
siguientes:
1.5.1 .1 Tiempo de humectacidn
El proceso de corrosión atmosférica es la suma de los procesos parciales de
corrosión que tiene lugar cada vez que se forme la capa del electrolito sobre el
metal. La suma de los tiempos parciales de humectación, constituye el llamado TDH,
durante le cual es posible la corrosión metálica ('). Este es un parámetro clave, que
determina directamente la duración del proceso de corrosión electroquímica. El
tiempo de humectación es fuertemente dependiente de la humedad relativa crítica
(lo). Productos de corrosión higroscópicos y condensación capilar de humedad en
productos de corrosión son contados en este. Mecanismos de condensación capilar
pueden tambidn contar para la formación de electrolito en grietas supc?rficiales y
interfases metal /partícula de polvo. Otras fuentes de electrolito supetf~cial incluye
condensación química (por cloruros, sulfatos, y carbonatos) y precipitac:ión directa
de humedad (rocío y Iluvia).El efecto de la lluvia sobre el daflo dc! corrosión
atmosfdrica puede ser beneficio en ocasiones, debido a que lava las especies
corrosivas retenidas en la superficie del metal
1 .5.1.2-La Humedad Relativa.
El valor de la humedad relativa sirve de referencia para saber lo cerca o lejos que
esta en la atmósfera de saturación y puede expresarse coma la relación (en tanto
por ciento) entre la presión de vapor de agua en el aire y la presión de sai:uración del
aire en vapor de agua a la misma temperatura ('l. La velocidad de corrosión de los
metales aumenta al incrementarse la HR, pero este aumento va depender del de
que se alcance el valor de humedad critica, por debaja de este valar el rnetal no se
corroe al ser insuficiente al ser la humedad insuficiente para crear una película de
electrolito en la superficie del metal. El valar de la humedad relativa crítita depende
del estado de la superficie del metal; una superficie rugosa, grietas, presencia de
polvo, de productos de la corrosión, de sales depositadas, entre otras, son
elementos que reducen el valor critico de la humedad relativa y favorecen
igualmente las condensaciones.
Figura Wariaciów de la corrosión con la HR y el tiempo, para una concei~tración de
SO2 en la atmósfera de 0,01 % (').
La corrosión atmosférica del metal se desarrolla en películas delgadas de
humedad depositadas sobre la superficie del metal. El espesor de estas películas
pasa raramente de algunos centenares de micrómetros, salvo durante el período de
lluvia.
1 .5.1.3 Temperatura
El efecto de la temperatura en la corrosión atmosférica es coinplejo. Un
incremento en la temperatura tiende a incrementar el ataque corro:sivo por el
incremento de las reacciones electroquímicas y procesos de difusión ('3).~ara una
humedad constante, un incremento en la temperatura guiaría a una velocidad de
corrosión más alta. Sin embargo, al aumentar la temperatura, generalmente guía a
una disminución en la humedad relativa y a una más rápida evapc~ración del
electrólito en la superficie, por lo que se reduce la velocidad de corrosiór.
1.5.1.4 La Lluvia.
Afecta a la corrosión por la aparición de una capa continua de humedad sobre la
superficie del metal, adicionalmente dependiendo del tipo de atmósfera puede
acelerar el proceso debido a que puede lavar algunos contaminaiites de la
atmósfera haciendo que el pH sea ácido, sin embargo en algi.inos casos, el efecto es
benéfico ya que puede lavar la superficie de contaminantes depositados durante el
periodo seco.
El agua de lluvia posee un pH normalmente ácido (alrededor de 5,3) debido a la
presencia de ácido carbónico, ácido fórmico y ácido acético ("). Estos se consideran
constituyentes normales del agua de lluvia. Cuando se registran lecturas de pH
muy por debajo de 5,O en agua de lluvia o en niebla, se adjudican generéilmente a la
contaminación de la atmósfera con SOx (lluvia ácida) o con óxidos da nitrógeno
(NO,). Estos últimos son generados por vehículos de motor y por plantas
generadoras de energía eléctrica.
1.5.1.5 Vientos
La dirección y la velocidad del viento influyen en la corrosión atmosférica debida
principalmente a su efecto dispersor de contaminantes atmosféricos, de tal manera
que los puede transportar de un lado a otro trasladando el problema, en ocasiones a
sitios donde no se esperan altas velocidades de corrosión. Adicionalmente, facilitan
la acumulación de material particulado sobre la superficie metálica, con lo cual los
tiempos de humectación normalmente se incrementan. Cuando la velocidad de los
vientos es elevada, y este lleva consigo una alta carga de partículas (arena, sales)
puede ocasionar problemas graves de erosión sobre las superficies metálicas
datíando los recubrimientos protectores.
7.5.1.6 El Polvo
El papel del polvo es nefasto para la resistencia de todos los metales en general,
a la corrosión. Favorecen las concentraciones, reduciendo el valor ci-ítico de la
humedad relativa. El polvo consiste de partículas de arena, compuestos (le carbono,
óxidos de metales, ácido sulfúrico, sales metálicas y cloruro de sodio, sin embargo
este varía en composición con la ubicación. Partículas de polvo, cuando la humedad
esta presente, la corrosión se inicia por la formación de celdas galvánicas o aeración
diferencial (12). Muchos de los componentes del polvo son higroscópico~~ así que la
superficie puede rápidamente cubrirse con un electrolito agresivo.
1.5.2 Agentes contaminantes
Los iones cloruros y el SO2 son los agentes corrosivos mas comunes de la
atmósfera, por eso son una variante para determinar la categoría de corrosividad de
una zona o atmósfera en particular dada en la nornia ISO 9223.
1.5.2.-Anhídrido Sulfuroso SO2 (Dióxido de azufre)
El dióxido de azufre, un producto de la combustión de combustibles fósiles
conteniendo azufre, juega u11 importante papel en la corrosión atml~sférica en
atmósferas de tipo urbano e industrial @). Este es adsorbido sobre las superficies
metálicas, tiene una alta solubilidad en agua y tiende a formar ácido sulfúrico en la
presencia de películas de humedad. lones sulfatos son formados en la capa de
humedad, por la oxidación del dióxido de azufre de acuerdo:
S02 + 0 2 + 2 Y p ~ 0 4 ~ - ( l )
Los electrones requeridos son pensados que se originan de la disolucitjn anódica,
y en le caso del hierro, de la oxidación de iones ferrosos a férricos. Para el hierro es
la formación de sulfatos la que es considerada el principal factor acelerante de la
corrosión del dióxido de azufre. El contenido de SO2 de la atmósfera varía entre
límites muy amplios: de 0,2 a 50 mg/m3 de aire segun los lugares; de los medios de
transporte, de los vientos dominantes, entre otros.
La presencia de estos iones sulfatos da lugar a la formación de sulfatcl ferroso. El
sulfato ferroso es hidrolizado por la reacción:
FeS04 + H2 O - FeOOH +S0~~-+3l-i' +e- (2)
Los iones sulfatos son de nuevos liberados por esta reacción acompafíado por la
acidificación del medio por lo que el ataque se incrementa, guiando a un proceso
autocatalítico. Materiales no ferrosos como cinc, los iones sulfatos también estimulan
la corrosión pero el proceso no es autocatalítitico..
La salinidad atmosférica claramente incrementa la velocidad de corrosión
atmosférica @).
Los iones cloruro abundan en las atmósferas marinas, donde se depositan como
gotas o cristales formados por la evaporación del aerosol que resulta arrastrado por
el viento desde el mar(13). Su deposición usualmente disminuye con la distancia a la
costa, así que la velocidad de corrosión de los metales disminuye a rnedida que
estos estén más lejos de la costa. La participación de estos iones en forma de
especies higroscópicas (IVaCI,CaC12 o MgCIP ) son responsable de aumentar el
tiempo de humectación y favorecer la formación del I electrolito a HR bajas, siendo
capaces de provocar corrosión La acción de estos iones estimulan altamente la
corrosión debido a que aumenta la conductividad de la capa del electrolito formado
sobre la superficie del metal, y por esto los severos ataques encontrados en estos
ambientes eri los materiales metálicos. Los iones cloruros son capaces de romper
inclusive las películas pasivas resistentes de los aceros inoxidables y aluniinio, y los
recubrimientos protectores también ven disminuida su vida útil.
1.5.3 Cateaorías de Corrosividad Atmosférica
La Internacional Standard Organization (ISO) organizó hace varios ano!; el comité
técnico TU156 para escribir los ensayos normalizados de la corrosividad del
ambiente, y así hacer comparaciones de todos los estudios realizados en este
campo. La agresividad atmosférica es función del tiempo que perdura la película de
electrólito (agua), poder sulfatante de la atmósfera y cantidad de deposición de
iones cloruro, y en esto están basadas las clasificaciones para el análisis de las
distintas atmósferas de una región o país.
A continuacióii se presentan las tablas de la ISO para la clasificación cuantitativa
de la atmósfera según el tiempo de humectación (Tabla l ) , deposición de
compuestos de azufre (Tabla 2) y cloruro (Tabla 3). El tiempo de humectación (7) es
la cantidad de horas (h) de una atmósfera a humedad relativa mayor de 80 %
durante un año (Norma ISO 9223).
Tabla l . Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Tiempo de Humectac:ión.
l l TIEMPO DE HLMECTACIÓN (z ) I
z : Tiempo de humectación.
Para zl no se espera condensación de agua, para z2 la probabilidad de formación
de líquido sobre la superficie metálica es muy baja, para z3 a z5 incluyen altos
períodos de condensación y precipitación del agua sobre la superficie.
Un valor de deposición de S02 por encima de PO se considera como el mínimo
para el comienzo del ataque. Valores de P1 y P2 son típicos de atrriósferas de
ciudades con desarrollo industrial importante, y valores por encima de P3 son
considerados extremos y son típicos de rriicroclimas industriales.
Tabla 2. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de SOz.
r VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN DE ~02(nng/mi~.d)
CATEGQR~A
L 80 < Pd 5 200 P3
Pd: velocidad de deposición de SOz.
La Tabla 3 muestra la clasificación de la atmósfera según el contenido de cloruro.
Con respecto al grado de salinidad de la atmósfera se considera que una deposición
clasificada como SO es insignificante para comenzar el ataque de la corrosión. A
partir de S1 comienza a notarse los efectos de la salinidad atmosférica eií el proceso
de corrosión y valores por encima de S2 son típicos de atmósferas cori cercanía a
costas marinas.
Tabla 3. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de Cloniros.
L 300<5<1500 I
S: velocidad de deposición de cloruro. S3
Con relación a la clasificación de la corrosividad Atmosférica, ISO 9223
establece cinco categorías de corrosividad (Tabla 4) para cada uno de Ic)s 4 metales
40
típicos (Fe,Zn,Cu.AI).La estimación de la categoría de corrosividad de unii atmósfera
para cada uno de los cuatro metales puede realizarse a partir de 10:s datos de
corrosión.
Tabla 4. Estimación de la categoría de corrosividad de una atmósfera a partir del
dato de corrosión del primer año de exposición según ISO 9223
Basado en los factores medioambientales, la Tabla 5 presenta la categorización
de la corrosividad de la atmósfera.
Tabla 5. Categorías de Corrosión de la Atmósfera en función de los Factores Medioambientales, según ISO 9223.
Eiluminio "7 Desp.
1 Categoría de -,ida,
CINC Y COBRE
Unidades
g/m2afio
Acero
51 O
Cinc
50,7 <0,9
Nota: La corrosividad está expresada con la parte numérica del cddigo de la
categoría de corrosividad (por ejemplo: 1 en lugar de CI).
Con relacibn a la clasificación de la corrosividad atmosférica (ISO 9223), se
establecen cinco categorías de corrosividad para cada metal presentadas en la
Tabla 6 basadas en los factores medio arribientales
Tabla 8. Categoría de Corrosividad de la atmósfera.
Media
C 1
C2
Alta
Muy baja
Baja 4 Muy Alta
. Los valores que se encuentren en C1 y C2 categorizan a la atmosfepa con una
agresividad nula o muy baja. La categoría C3 corresponden a una atnbsfera de
agresividad media, y para C4 y C5 la atmbsfera se caracteriza por poseer una
agresividad alta, y muy alta, respectivamente.
1.6 Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos Metales.
1.6.1 Corrosión del Aluminio
El aluminio es uno de los metales utilizados en competición con el acero, y su
empleo se extiende cada vez más en amplios campos de la arquitectura. transporte
y obras públicas, donde el medio corrosivo es la atmósfera (').
La excelente resistencia de este material a muchos ambientes se debe a la
presencia de la película de óxido (Alzo3) en la superficie del metal, que se forma
espontáneamente cuando entra en contacto con el medio oxidante: oxígeno y agua.
La presencia de esta película continua de alúmina lo convierte en metal pasivo,
aislándolo del medio corrosivo. Esta película de óxido forma una pantalla o barrera
entre el metal y el medio, siendo la que controla los intercambios entre arribos (14).
La formación de la película de alúmina sobre el aluminio se efectúa por la
emigración de los iones AI~' del metal hacía la película para reacciclnar con el
oxígeno del aire o del medio ambiente. El espesor de la película de alijmina varia
entre 40 a 100 AO, según las condiciones de formación. Se compone de dos capas
(Figura 3). La capa barrera en contacto directo con el metal. Es muy conipacta y su
espesor, que no pasa nunca de 20-25 AO, depende de la temperatura a Iii que se ha
formado. Es el resultado directo de la reacción instantánea del aluminio con el
oxígeno.
La capa exterior, que se forma por reacción de la anterior con el medio ambiente,
particularmente con la humedad del aire. Está constituida por boehmita o bayerita,
cuyo espesor, estructura y propiedades dependen de las condiciones en las que se
ha desarrollado: temperatura de contacto, naturaleza, temperatura del medio.
Alumina Pellcula Exterior
Alúmina Pellwla lnterlor
Aluminio Metal
Figura 3. Película de óxidos formados en el Aluminio.
La corrosión atmosférica del aluminio es un pmeso complejo. Por un lado,
puede atacarse de un modo uniforme por la disolución de la capa de oxido, por
ácidos, u bases, ya que el es material anfótero (pourbak),. Sin embargo, el dano
principal del aluminio esta relacionado con su ataque por picadura. En particular es
de temer la presencia de iones haluro (CI-) en la atmósfera, que se abscrben en los
defectos de la capa de óxido y conducen a la formación de complejos solubles A1
(OH)2CI. La difusión de las especies solubles lejos de la zona de reaccióri produce el
adelgazamiento de la capa de oxido y el nacimiento de un picadura. De acuerdo con
Rozenfeld, la tendencia de los aniones a dar la formación de picaduras sobre -2 ('1 5) aluminio sigue el siguiente orden: CI- > Br- >I- >F- >S0i2 > IVQ; > PO4 .
1.6.2.- Corrosión del Cobre.
El cobre y sus aleaciones tienen que hacer frente, a menudo a la acción atmosférica.
Como ejemplos clásicos de su empleo cabe constar la acción de tejados y cubiertas
diversas, canales y vierteaguas, adornos en edificios, conductores eléctricos,
artículos de ferretería, etc ('l.
Los materiales de base cobre son muy estables a la atmósfera debido al carácter
seminoble del cobre y a la formación con el tiempo de delgadas capas protectoras
(patinas) sobre la superficie metálica. La composición química de la patina
corresponde principalmente a una sal básica de sulfato de cobre. En las atinósferas
marinas el cloruro de cobre entra a formar parte igualmente de ella.
1.6.3.- Corrosión del Cinc.
Por su buena resistencia a la corrosión atmosférica, el cinc es un metal muy
empleado en construcciones diversos equipos que operan al aire libre, por ejemplo
en forma de planchas para el tejado o integrando recubrimiento para aroteger al
acero. Precisamente donde el cinc encuentra una amplia utilización es el acero
galvanizado (')
Al reaccionar la atmósfera con el cinc se forma sobre la superficie una delgada
película compacta y protectora de productos de corrosión, esencialmente carbonato
básico de cinc. Las condiciones climatológicas, sobre todo el periodo de exposición
inicial, ejercen un importante papel en la constitución de dicha película. En
atmósferas contaminadas la velocidad de corrosión aumenta debido a lo:; productos
de corrosión experimenta cierta disolución.
El cinc es un metal que en presencia de oxigeno y humedad da lugar a la
formación de hidróxidos de cinc (Zn (OH)2). En presencia de anhídrido carbónico
atmosférico (COZ), el cinc puede dar lugar a la formación de ZnCOs, un compuesto
solo ligeramente soluble en disoluciones acuosas neutras (15).
1.6.4.- Corrosión del Acero.
El acero al carbono es el material metálico más empleado frecuentemente en
estructuras y construcciones de todo tipo expuestas a la atmósfera, por ser un
material económico como por su notable resistencia mecánica. Sin embargo, una de
sus principales limitaciones es su corrosión natural en la mayoría de los ambientes.
En virtud de esto, el acero al carbono requiere siempre de algún tipo de protección
que puede conseguirse por medio de recubrimientos metálicos o de tipo c~rgánico.
Entre los productos de corrosión atmosféricos del hierro generalmente
encontrados están los oxihidróxidos (a - FeOOH, goetita; b - FeOOH, lepidocrocita
y P-FeOOH, akaganeita), el óxido ferroso-férrico (Fe304, magnetita) y 131 hidróxido
ferroso (Fe(OH)2) (15).
La morfología de las capas de productos de corrosión atmosférica del acero al
carbono es compleja. Las películas de corrosión son porosas y por lo tanto no
suministra una buena barrera contra la penetración de 02, H20 e iones de la
atmósfera. Las películas de corrosión formadas sobre el acero al carborio expuesto
a la atmósfera muestra generalmente dos capas: una interna y de mayor densidad,
próxima a la intercara acero/herrumbre, en su mayoría compuestos cle FeOOH
amorfo con algo de Fe304 cristalina, y una capa más externa y porosa de
oxihidróxidos cristalinos, a - FeOOH (goetita) ; 6 - FeOOH (lepidocrocita)
generalmente.
Por lo general, en las atmósferas rurales, urbanas e industriales, lejos de las
costas, se detecta exclusivamente goetita y lepidocrocita. En atmósferas marinas
tiene lugar la formación de akaganeita y magnetita.
2.-Métodos de Control de la Corrosión Atmosférica.
Debido a que la atmósfera no la podemos cambiar existen solo dos maneras de
controlar la corrosión atmosférica. La primera es usando un material más resistente
a la corrosión (selección de materiales), por ejemplo sustituir el acero corriente por
un acero inoxidable, pero esto dependerá del medio. Y la segunda alternativa que
es la más práctica es el empleo de recubrimientos protectores, que aíslen el metal
del medio agresivo, interponiendo alguna barrera entre ambos .En este caso las
opciones son numerosas se puede recurrir a recubrimientos orgánicos o no
metálicos (pinturas, plásticos, grasas, etc.) o recubrimientos metálicos (electrolíticos,
por inmersión en baño de metal fundido, por pulverización, plaqueadc), etc.) así
como a recubrimientos por conversión (anodizado, fosfatado, cromatado,etc) ('l.
Un recubrimiento no metálico es un material líquido pigmentado, el cual al ser
aplicado sobre el sustrato adecuado se transforma en una capa sólida con
propiedades protectoras y de barrera ("l. Los recubrimientos tienen muchos usos en
situaciones industriales. Estas se usan en control de la corrosión, para resistencia
química, resistencia al calor, para control de la temperatura, identificación,
decoración, camuflaje, para retardar el fuego, para control de ruido, para protección
contra el sucio y muchas otras cosas (16). El USO principal de los recubrinientos no
metálicos es la protección contra la corrosión, este es el método de control mas
usado, el 90 % de las superficies metálicas están protegidas con reciibrimientos
orgánicos. Pero estas se deterioran con el tiempo, planteándose el problema de su
costoso mantenimiento periódico, adicionalmente los recubrimientos orgánicos solo
protegen por barrera por lo que una vez deteriorados o dañados la c.orrosión se
acelera.
2.1.1 .-Clasificación de los recubrimientos no metálicos.
Cientos de productos de recubrimiento se venden para uso industrial, y esto hace
imposible memorizar los nombres, atributos, propiedades y las limitaciones de todos
ellos. Por tanto, se necesita un método para clasificar los recubrimientos basados
sobre alguna igualdad, de tal manera que el proceso de selección sea factible de ser
manejable. El método más común de clasificación para los recubrimientos es de
acuerdo al tipo genérico, el cual se refiere al atributo químico, generalrrente el tipo
de resina que es única para un grupo de recubrimientos.
2. l . 1.1 Alquídicas y a Base de Aceite
Los recubrimientos alquídicos usualmente son aceites naturales los cuales han
sido modificados químicamente para incrementar la velocidad de curado, resistencia
química y dureza. Estos son recubrimientos para propósitos generales diseñados
para la aplicación de un amplio alcance de sustratos. Son fáciles de aplicar y pueden
usarse como fondos y acabados. Dan una buena retención del color y brillo pero
presentan poca resistencia química. Están expuestos también a iin proceso
conocido como saponificación, la cual es una interacción química de la grasa con
álcalis formando un jabón, no son adecuados en la aplicación sobre superficies
alcalinas. Curan por oxidación al aire (In.
2.1.1.2 Caucho clorado
Los recubrimientos de caucho clorado son similares a los vini'licos por eso forman
películas delgadas bastante duras y fuertes, que tienen buena resistencia a la
abrasión. Estos tienen excelente propiedades contra el desgaste o Izr erosión y
presentan excelente resistencia a la mayoría de los acido minerales y álcalis, a las
sales y agua fresca, y al crecimiento de los hongos. Curan por medio de evaporación
de solvente(In.
Tienen excelente retención de color y brillo para aplicaciones exteriores, por eso
son muy usados en el mercado automotriz. Son ideales para usarse en las áreas
donde liay pocos gases pero no se recomiendan para revestimiento de tanques.
Estos son algo inferior en resistencia química a los vinilicos o a lo!; cauchos
clorados. Estos curan por medio de la evaporación del solvente .Tienen elevada
resistencia a los rayos ultravioletas (Iv.
Son polimeros semiorganicos los cuales cuando son formulados en los
recubrimientos, tienen una resistencia excepcional al calor y repelen al agua
excelentemente. En las aplicaciones de calor alto, como tubos de escapes,
chimeneas, estos son usados a temperaturas tan latas como 1200 "F('~.
Las resinas orgánicas de los recubrimientos epóxicos contienen un grupo quimico
específico y que se conoce como epóxico. Los mismos son formados a partir de
reacción polimérica controlada entre epicloridina y el bifenol. En general !;e presenta
como un sistema de dos componentes la resina y el endurecedor. El eridurecedor,
por lo general, son poliaminas o poliamidas; de allí el nombre combinad:, de epoxi-
poliamina o epoxi-poliamida. Las resinas epóxi-poliaminas, poseen buena
resistencia al agua. Las resinas epóxi-poliamidas ofrecen protección por barrera, son
menos resistentes al agua que las poliaminas. Las resinan epóxicas poseen también
buenas propiedades mecánicas, con excelentes propiedades químicas, tales como,
resistencia a grasas, solventes, ácidos y bases. A pesar de su costo, son muy
usadas como fondos anticorrosivos para vehículos automotores, recubrimientos
navales, etc(16). Son los caballos de batalla de los recubrimientos, existen muchos
recubrimientos epoxicos modificados con diferentes resinas que tienen una alta
resistencia a muchos ambientes, pero tienen una desventaja es que tienen poca
resistencia a la luz ultravioleta sufriendo un proceso llamado tizamiento.
Los recubrimientos fer
orgánica. Las resinas fen
como fenólicas de cocciór
Los recu brimientos fenólic
barcos, tanques y conte
elevadas temperaturas. E$
Los vinilos son materia
intemperie, a ácidos y álc
en estructuras de acero di
del menudo. Curan por ev,
Resultan de la polim~
resistencia a los agente
resistencia a la intemper
anticorrosivo. El método (
por el oxigeno del aire. Lo
copolimerización, a fin de
más elevadas propiedade:
2.1.2-Recubrirnientos Met:
Las tres principales raz
son: 1) Mejorar la resistenc
oxidación a altas temper
recubrimientos de pintura (
5licos están basados en fenol formaldehído, una resina
~licas son curadas por medio de calor y so7 atribuidas
Se conocen por su resistencia a los químicos y el agua.
1s son materiales de alto rendimiento usados para revestir
iedores que están expuestos a ciertos químicos y a
:os también resisten a las aguas calientes y al el vapor(l6).
2s termoplásticos que tiene una alta resistencia al agua,
lis, pero a solventes es poca. Han sido usados por años
muchos de los diques, erribalse y represas rriás grandes
poración del solvente.
rización de dos poli-isocianatos y presentan elevada
; químicos, gran dureza y elevado brillo ("l. Buena
!, por lo que tienen gran alcance como recubrimiento
5 curado es por secado a temperatura ambiente inducida
isocianatos pueden ser combinados con otra resina, por
obtener una gran serie de productos que presentan las
Se utilizan generalmente como acabados.
mes que induce a la aplicación de estos recubrimientos
3 anticorrosiva del producto.2) Suministrar resistencia a la
ituras. 3) Suministrar una base para la aplicación de l
Centrándose en la primera de ellas, los recubrimientos metálicos cc~ntribuyen a
esa finalidad, con diversos mecariismos de protección: barrera, de sacrificio e
inhibición.
De acuerdo con el procedimiento de obtención se podrían clasificar en:
8 Depósito electrolítico.
e Inmersión en baño de metal fundido.
o Chapeado.
e Recubi-imiento mecánico.
e Be difusión.
Deposito físico en base vapor.
8 Deposito químico en fase vapor.
Pulverización del metal fundido.
Dentro de todos los sistemas antes mencionados solo 4 de ellos se cleben tomar
en cuenta como protección anticorrosivo del sustrato acero los cuales son
electrodeposición, inmersión de metal fundido, chapeado y pulverizacitin de metal
(termorociado) (15). En cuanto a los recubrimientos existe una graii val-iedad, pero
debido a los costos los más aplicados son los siguientes: cinc, aluminio, plomo,
cobre, cadmio, magnesio, níquel, cromo, estaño y planta, de todos estos los más
utilizados para la protección del acero son el aluminio y el cinc.
2.1.2.1 - Electrodeposición.
Este proceso consiste en la inmersión de la pieza a recubrir en un cuba
electrolítica llena de disolución acuosa de los iones del metal a deposita, la pieza es
conectada al cátodo de un fuente exterior de corriente continua. La pieza a recubrir
va estar en función del tamaño de la cuba, así que estos recubrimientos son solo
para piezas pequeñas Previamente a la inmersión son necesarias operaciones de
deseqgrasado y de decapado, tanto mecánico como químico, del metal base a
recubrir Las características del depósito dependen de muchos factores entre los que
se incluyen temperatura, densidad de corriente, tiempo y composicidn del baAo
(").LOS espesores de recubrimiento son bajos, suelen estar entre un intervalo de 2 - 10 pm por lo que se usan mas que todos para aplicaciones decorativas y no de
resistencia a la corrosión. Los metales más comunes del recubrimiento son: cinc,
cinc-níquel, cinc-hierro, cromo, cadmio y cobre (5).
2.1 2.- Recubrimientos Obtenidos por Inmersión de Bafio de Metal Fundiclo.
El proceso consiste en sumergir el acero limpio en un bafio donde el metal de
recubrimiento se encuentra fundido. Una vez que se retira el objeto recubierto del
bafio, el metal solidifica sobre la superficie. Existen dos vaiiantes del proceso:
mntinuo, en donde se obtienen espesores de recubrimiento entre un int~swalo de 6-
50pm, y discontinua, obteniéndose espesores más altos (50 - 130pm). 1-0s metales
de recubrimiento más comunes son el cinc (galvanizado), aluminio (aluminizado),
aleaciones de cinc - aluminio (55%AI-Zn), estafio y plomo O.
O El 40 % de la producción mundial de zinc se consume en el proceso de
gal\/anización en caliente. La galvanización consiste en la inmersión de la pieza de
acero en Cinc fundido (450°C) donde se produce una reacción química entre el
hierro y el Cinc que da lugar a la formación de aleaciones zinc-hierro sobre la
superficie del acero, que consigue un recubrimiento especialmente resistente a la
corrosión. El recubrimiento que se forma esta compuesto principalmei~te por tres
capas que se diferencian por su distinto contenido en hierro(Figura 4), la capa mas
interna , fase gamma que contiene 21-28 % de Fe, la capa intermediai, fase delta
que contiene 6-1 1 % de Fe y la capa externa, fase tseta que contiene un 6 %
aproximadamente de Fe.
Figura 4. Fotomicrografía de una sección de un recubrimieni:~ ga~vanizado(~
a La película de Cinc que se forma sobre el acero lo protege de dos
maneras, protección de barrera y protección galvánica (catódica). Es este ultimo tipo
de protección la que permite que productos de acero puedan perrrianecer sin
corrosión durante décadas.
Aunque el galvanizado se utiliza extensivamente en la fabricac:ión 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:
a La vida protectora de un galvai~izado está determinada prim~ardialmente
por el espesor del recubrimiento y la severidad de las condiciones de exposición. El
tamaño del pieza a galvanizar es una limitante, pues esta en función del tamafío de
la cuba, por otro lado una vez perdido el galvanizado en un equipo en sitio este no
se puede reestablecer es decir ,no puede darse mantenimiento a meiios que su
utilize un acabado encima.
2.1 2.1.1 Proceso de Galvanizado.
El Proceso consta de cinco etapas ("):
1) Desengrase: las piezas se someten a desengrase en soluciones alc;alinas o un
agente desengrasaiite eliminador de grasa, polvo y suciedad.
2) Decapado: en esta etapa se eliminan los óxidos formados, a fin de obtener una
superficie químicamente limpia. Generalmente el decapado se realiza en una
solución de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico.
3) Uso de Flux: Esta sal (cloruro de cinc y amonio) protege la pieza de ia oxidación
después del decapado, además de permitirle al cinc deslizarse sobre el acero.
4) Galvanización: esta operación se realiza sumergiendo la pieza en un baño de cinc
fundido a 450" C de temperatura, aproximadamente (el espesor del recubrimiento es
proporcional al tiempo de inmersión).
5) Inspección: las piezas se someten a inspección a fin de verificar que e:umplan con
las especificaciones solicitadas por el cliente (espesor del recubrimiento).
Figura 6. Proceso de galvanizado en caliente.
2.1.2.1 --Aluminizado en Caliente.
Be igual modo que el galvanizado en caliente, el proceso puede ser continuo o
discontinuo, usando para tal fin aleaciones de AISi. Los recubrirnientos que se
obtienen de dicho proceso estan constituidos bSisicarnente por dos capas aun capa
de difusión de transmisión y una segunda capa de difusión, m:is externa,
dependiendo sus estructuras de la composición química y estructuras de material del
sustrato.
2.1.2.3- Al-Zn
Este recubrimiento se obtiene por inmersión en un baiio fundido de tamposición
química 55 % Al, 1,6 % Si y el resto de Zn. El enfriamiento forzado de la la aleación
produce un revestimiento mayoritario de aluminio con una fase interdendi-itica rica en
cinc. La misión del silicio es la de controlar un espesor uniforme y coiitinuo de la
capa de la aleación y mejorar la adherencia del revestimiento del acero base.
Este tipo de aleación Al-Zn, muestran sobresalientes características de
resistencia a la corrosión atmosférica con una protección galvSinica. Su duración es
varias veces mayor que la ofrece la capa de cinc puro, en el caso de atmósferas
rurales e industriales, y mucha mayor resistencia a ambientes marinos que la capa
de aluminio puro.
. En resumen hasta ahora, los métodos mas comunes para las estiucturas
expuestas al ambiente son el pintado con rswbnmientos organices (rec:ubrirnientss
de base epoxy, poliuretano, fenólico, etc.) y el galvanizado en caliente, los cuales
tienen un buen desempetío en atmósferas no tan severas. Pero, cuando se trata de
ambientes marinos y marinos costeros, donde están presentes un conjunto de
factores como lo son las altas concentraciones de cloruros, fuertes vientos,
condiciones cambiantes de humedades relativas y temperaturas (más al;n en climas
tropicales como el nuestro), estos recubrimientos ven disminuida su acción. En el
caso de los recubrimientos galvanizados la poca resistencia a estos ambientes es
más notoria; ya que no resisten el efecto erosivo, dada la baja resiistencia que
presentan los productos de oxidación del cinc a este efecto.
Por lo anteriormente setíalado, no existe un recubrimiento universal que pueda
aplicarse en todas las condiciones, dependerá del medio al que vaya ser expuesto.
En ese sentido, en el ámbito mundial son muchos los esfuerzos que se están
realizando para conocer el comportamiento de diferentes recubrimientos sobre un
determinado sustrato bajo diferentes condiciones de exposición, pues existe la
necesidad por parte de muchas empresas, industi'ias, organizaciones, etc; de
conocer que recubrimientos obtienen un buen desempetío eii estos arribientes tan
agresivos; y que, como se mencionó anteriormente, los recubrimientos especi'ficados
para hacer frente a estas atmósferas tan agresivas (Marinos, costeroa marinos e
industriales) fallan al cabo de unos pocos atíos (galvanizado, recubrimientos
orgánicos a base de cinc, epoxy, poliuretanos, etc).
Actualmente, se presenta en el mercado una nueva técnica de apli8cación para
recubrimientos metálicos denominada termorociado; la cual ha estado eri estudio en
los Estados Unidos y Europa desde hace algunos atíos, y en los ambientes
evaluados los resultados han sido muy exitosos. Esta técnica presenta uri sinnijmero
de ventajas y cualidades en distintos ambientes, incluso los más agresivos. A
continuación se presentan los fundamentos de este tipo de Recubrimiento
Para comenzar el estudio de este tema se hace necesario primero que todo
establecer un concepto sencillo de este tipo de recubrimiento.
3.1 Definición del Proceso de Termorociado
Es el proceso de rociar metal fundido sobre una superficie pi-eviamente
preparada para formar un relleno metálico sólido. De tal manera, un Metal puro o
aleaciones son fundidos por medio de una flama de oxi-acetileno o arco electrice, y
atomizados e impulsados en pequeñas gotas por un chorro de aire a pretsión hacia
la superficie preparada. Debido a que el rociado se realiza por medio de un chorro
de aire comprimido, el objeto rociado no se calienta demasiado. Es por esto que el
temorociado se conoce como el proceso "en frio" para rellenar una pieza (l.').
Figura. 6 Proceso de Termorociado
Este tipo de recubrimiento proporciona protección eficaz contra la corrosión para
aceros y algunas de sus aleaciones, y en muchos casos es utilizado para protección
catódica en estructuras de concreto amado. Estudios han reportado que la
protección contra corrosión que se obtienen con estos recubrimientos, es de más de
19 años en ambientes agresivos como agua de mar, industrial y marino ('*l9).
El temorociado comprende un grupo de procesos en el que un material metálico
(puro o en foma de aleación) o no metálico, se rocía fundido sobre u11 substmto
preparado para formar una capa protectora. El material utilizadio para el
termorociado esta originalmente en forma de alambre o polvo (Figura 7).
Cuando los materiales utilizados para el recubrimiento se alimentan i3 través del
equipo de termorociado (pistola de Termorociado), ellos se calientan hasta su punto
de fundición o plasticidad para luego ser expulsados hacia el substrato utilizando
gas comprimido. Cuando las partículas golpean la superficie, ellas allanan y forman
capas delgadas que se adhieren a las irregularidades de la superficie preparada. Es
similar al proceso de pintado con spray, pero con la clara diferencia, de en vez de
alimentar pintura se alimenta el material a termorociar en forma de alambi'e o polvo
:Soliu ui powcler Electrfc or y . ~ = lVlc)Iterl Parl i~ies i i i ipd~t F ~nisl>rd codtitiq feeiisto~k tieat s o u r ~ e parrii les are vri substrdte
i i~el ts 'eeeds~o~ k d ~ ~ t l e r a t e t l drld (latteii
Figupa 7 Proceso general del Termorociado
Las estructuras de las capas del Termorociado difieren de las que tierie el mismo
material durante su forjado, debido a la naturaleza misma del increniento de la
temperatura y también porque la composición de la capa, es a menudo afectada
por la reacción del proceso con los gases y la atmósfera circundante rnientrais los
materiales estan siendo fundidos. Por ejemplo, dónde aire u oxígeno se i~tiliza como
gas de proceso, pueden formarse óxidos del material aplicado y pueden llegar a ser
parte del recubrimiento. Las variaciones en la estructura del recubrimientcs dependen
del proceso particular de termorociado aplicado, los parametros del proceso,
t6cnic.a~ empleadas, y el material utilizado durante el proceso. La figuras 8 muestra
como las partículas fundidas que salen a alta velocidad, golpean y se enfrían sobre
la superficie preparada "O). La figura 9 ilustran la típica estructura laminar del
termorociado. El recubrimiento que es formado es no homogéneo y contiene un
cierto grado de porosidad y óxidos @')
Figura.8 Proceso de Impacto de las partículas fundidas del Termorociado
@
Figura 9.Estructura de Capas del Recubrimiento Termorociado '21).
La unión entre la capa Temorociada y el substrato es gsneralmenttt mschnica.
La preparación apropiada de la superficie del substrato antes de Termorociar es sin
duda la parte mhs crítica para lograr una excelente adherencia con el metal base.
3.3 Procesos de Termorociados
Los procesos mhs comunes de aplicación de recubrimiento9 terrnorociiados son:
3.3.1 Termorociado de alambre por llama
El proceso de termorociado por llama es el mas antiguo, usa el c'alor de una
reacción química como fuente de fundición Q2). Los gases de combustibles mas
comunes son el acetileno, el metil-acetileno-propadieno- propano (MAPP), el
propileno, y el gas natural, los cuales se combinan estequiometricamente con
oxigeno. El acetileno es el más ampliamente usado debido a que produce las
temperaturas mas altas. Cualquier niaterial disponible en tablas de alambre es
capaz de ser fundido por debajo de 2480 "C (4500 "F). La Figuras 1 O y 11 muestran
el esquema del proceso.
Figura 40 Sistema de Termorociado por Llama de Alambre (21:'
Figura.
CommI EquIpmñ
Proceso esquemático del Termorociado por Llama con alambre.
El material en forma de alambre es alimentado continuamente en un equipo en el
cual pasa a través de una cámara de combustión de oxigeno-acetileno en el cual el
material es fundido y atomizado, mediante aire comprimido el material sale a muy
alta velocidad disparado sobre la superficie a recubrir, la cual ha sido preparada
mediante una limpieza química y mecánica
Esta técnica se usa ampliamente en sitio para Termorociado de cinc, aluminio, y
aleaciones de cinc - aluminio debido a su bajo costo de inversión y a que los equipos
son portátiles. En general, con este proceso el recubrimiento exhibe más baja fuerza
de adhesión, porosidad mas alta, y transferencia de calor mas elevada al substrato
que el plasma o Termociado con arco eléctrico.
3.3.2 Termorociado de Polvo por Llama
Esta técnica también usa gases de la combustión como la fuente de calor, pero a
diferencia del anterior utiliza polvo como material de aporte (Figuras 12 y 13). Este
ofrece la ventaja de poder Temtorociar materiales que no están disporiibles en la
forma de alambre. El proceso de termorociado por aplicación de polvo consiste en la
alimentación continua de polvo en un depósito de alimentación montadc encima de
la pistola que introduce el material en una cámara de combustión cle oxigeno-
acetileno en el cual la mezcla de combustible funde el material y mediante aire
comprimido es disparado a alta velocidad sobre la superficie preparada(20'.
. Las pistolas de Termociado de polvo son mas ligeras y más pequefia que las de
los otros procesos termorociado. Las velocidades de partícula son más bajas que
las del proceso de llama con alambre, por lo que el recubrimiento tiene
generalmente una adhesidn más baja al sustrato, y porosidad elevada en
comparación a los otros métodos de termorociado.
i Nozzle
Subctrate -A--
Figuaa 12 Sistema de Termorociado de polvo por Llama
$W&P %~@d@f
Figura 13. Esquema del proceso de termorociado con polvo
3.3.3 Temorociado por Arco Eléctrico
Para este proceso se utiliza alambre y no es necesario utilizar gases de
combustión. Las Figuras 14 y 15 muestran un proceso de termorociado de arco
eléctrico. Dos alambre alimentados al equipo sirven como electrodos los cuales
inicialmente se aíslan uno del otro y avanzan para encontrarse en el punto de
intersección con el flujo de gas atomizando. Un potencial es aplicado a través del
alambre para que se forme un arco en el punto de intercepción donde el alambre es
fundido '23). LOS dos alambres, son cargados eléctricamente con polaridades
inversas, e ingresados a la pistola de arco eléctrico a una velocidad coordiriada.
Cuando los alambres llegan al punto de contacto. Las cargas opuestas crean una
energía suficiente para derretir continuamente las puntas de los alambres @O). Aire
comprimido es utilizado para atomizar el metal fundido y acelerarlo contra el sustrato
a recubrir
Debido a las temperaturas altas en la zona del arco, el recubrimiento posee una
adherencia excelente y una fuerza cohesiva elevada. El sobrecalentamic?nto de las
partículas lleva a interacciones metalúrgico después del impacto de las partículas
con el substrato del metal. Estas interacciones localizadas pueden llevar éi menudo a
imanchas de soldadura pequefias; esto aumenta considerablemente la adherencia y
las fuerzas cohesivas al metal base comparando con las técnicas anteriores. El
Substrato se calienta mucho menos que en los demás procesos debido a la
ausencia del calor de la llama. El proceso de arco eléctrico es en la mayoría de los
casos menos costoso de operar que los otros procesos, y los requerimientos de
corrientes son bajos
Figura 14.Sistema de Termorociado por Arco Eléctrico.
&e Wre Gun 1 1
Figura. 16 Proceso esquemático del Termorociado por Arco Eléctiico.
El sistema de termorociado de arco eléctrico, como el sistema de rociado con
llama, es ligero y portátil y normalmente se usa en sitio. Un generador portátil puede
usarse para proporcionar electricidad para los trabajos a larga distancia.
3.3.4 Temorociado por Plasma
El sistema de termorociado por Plasma es un sistema muy flexible debido a que
desarrolla suficiente energía para fundir cualquier material. Utiliza polvo como
material de aporte (20). Para generar el plasma, un gas inerte usualmeiite argón o
nitrógeno atraviesa un arco eléctrico dentro de la pistola calentando el gas. (Figuras
16 y 17)
El sistema de plasma incorpora un cátodo y un ánodo separados por una
pequeña distancia dentro de una cámara. Corriente continua es aplicacla al &todo
formando un arco con el ánodo, al mismo tiempo que los gases pasan por la
cámara. Plasma proporciona temperaturas controlables por debajo del punto de
fundición de cualquier sustancia conocida. Para generar el plasma, un gas inerte
atraviesa un arco eléctrico dentro de la pistola calentando el gas.
El arco eléctflco generado es tan potente que separa los gases en electrones a
un estado de materia conocido como "plasma". Mientras el plasma inestable se
recombina de nuevo a su estado gaseoso, energía témica es liberada. Durante este
punto de recombinación, las temperaturas llegan a los 16,600 OC, lo cu'al excede la
temperatura superficial del sol, en este momento se inyecta el material de aporte
(polvo) en la cámara de gas, el cual es fundido y disparado a alta velocidad
mediante la inyección de aire comprimido. Un aspecto importante de aiencionar es
que a pesar de las altas temperaturas de este proceso, el componente 3 recubrir
elevara su temperatura solamente de 38 "C a 260 "C (1 00 "F a 500 "F).EI sistema de
plasma produce un recubrimiento excelente en equipos complejos y costosos de
reparar, éstos recubrimientos ofrecen las mas altas fuerzas de adhesión y el
contenido de oxido mas bajo, debido al uso de gas inerte en comparación a los otros
procesos. Particularmente el trabajo en sitio, de otros procesos de terinorociado
normalmente proporcionan las capas adecuadas, y el plasma generalmente no se
usa para trabajos de este tipo. El Termorociado con plasma se usa a menudo donde
se necesitan recubrimientos que proporcionen proteccidn contra la coi-rosión de
químicos o corrosión a altas temperaturas y donde el trabajo pueda hacerse en un
ambiente controlado.
Figura 16.Sistema de Termorociado por Plasma
Figura 17. Proceso de Termorociado con Plasma
3.4 Tipos de Recubrimientos Termorociados
3.4.1 Recubrimientos Resistentes a la corrosión: Cinc, Aluminio y aleaciones de
CincAluminio (22)
Recubrimientos de cinc, aluminio, y aleaciones de cinc-aluminio son importantes
anticorrosivos debido a que ellos son anódicos al acero. En otras palabrcis, ellos se
corroen preferencialmente para proteger al acero, es decir, actiian como
recubrimientos de sacrificio previniendo la corrosión del sustrato base acero. El Cinc
es un metal mucho más activo que el aluminio, pero las capas de aluminio son más
duras, tiene mejor adherencia y forman una capa de óxido protector que greviene la
corrosión y es más resistente a erosión.
Cinc y aluminio y sus aleaciones son los metales más ampliamente usados como
recubrimientos Termorociados. Ellos se usan extensivamente para la protección
contra la corrosión del hierro y acero en una amplia gama de ambientes y se ha
demostrado su vida útil de protección a largo plazo (19 afios) en ambientes como
agua de mar, marinos e industriales (').
Bajo la mayoría de las condiciones, cinc y aluminio son más resiste17tes que el
acero; por consiguiente, ellos forman una barrera eficaz entre el substratcj de acero y
la atmósfera:
Los recubrimientos de Cinc y de aluminio proporcionan protección e:~celente en
una variedad ambientes marinos e industriales. En general, aluminio se corroe mas
rápidamente que cinc en las condiciones muy agrias, pero el cinc se desempefia
mejor que el aluminio en condiciones alcalinas. El termorociado de ,Aluminio es
seleccionado para la protección de acero en plantas químicas o en otras
aplicaciones donde las temperaturas excedan 120 "C (250 "F). El termorociado de
cinc se utiliza en minas de carbón debido a que existe la posibilidad de que el
aluminio con el acero genere chispas con el impacto. El cinc normalinente es el
metal preferido para la protección de acero en las aguas dulce; aluminio se usa en
las soluciones acuosas por encima de los 65 "C (1 50 "F).
Los recubrimientos de aluminio son utilizados para altas temperatui-as (550 "C
1020 "F) debido a que proporcionan excelente resistencia a la clxidación y
protección catódica contra la corrosión en atmósferas industriales, gases calientes,
y condensación. El sellado de recubrimientos de aluminio termor0'oc:iado no es
esencial, pero puede aplicarse para propósitos decorativos o para mantener una
apariencia del ideal. Para altas temperaturas se recomienda pinturas a base de
silicana aluminio
El Puente Pierre Laporte ubicado en Canadi4 y atraviesa el río de St. Lawrence
cerca de la ciudad de Québec es la estructura mas grande del mundo en
Termorociado (Figura 18) .Los 1,8 millones ft2 del &ea superficial del puente de
acero son protegidas del corrosión con termorociado de Zn. Fue Termorociado en
1977 y hasta ahora presenta un excelente desempeno. Esta estructura es un
ejemplo de los costos -beneficios larga vida útil de estos recubnmientos. li4).
Figurg 48. Puente Pierre Laporte en Canada. Estructura más grande del Mundo en
Termorociado.
La selección de Temorociado de cinc o de aluminio depende del ambiente de
senricio y la vida deseada.
La protección contra la corrosión también se proporciona por el uso de
aleaciones de cinc - aluminio, como Zn-15Al. Esta aleación se ha usado
exitosamente en los Estados Unidos sobre áreas especificas o componentes de
puentes o puentes completos en operaciones de repintado algunos eistados tales
como Ohio y Connecticut han aplicado Temorociado de aleación de Zn/191 a puentes
durante el reemplazo completo de los sistemas originales de pintura.
En 1995 El Departamento de Transporte de Ohio (DOT) reporta que ha aplicado 85
5% Zinc/l5% aluminio a 10 puentes en los últimos 8 anos sin reportar ,fallas. Estos
puentes tienen 8 mils (0.2 mm) de metal por especificación y son sellados con
sellador fenólico.
Tabla 7.Ventajas de los recubrimientos de Aluminio y Cinc.
Aluminio Resistencia a altas temperaturas Peso bajo k protectora. Reduce la corrosión
Cinc Excelente para protección catódica. Excelente resistencia contra daños ,
3.4.2 Recubrimientos Termorociados de Polimeros
mecánicos. Vida útil predecible
Usado como fondo anticorrosivo.
C
Recubrimientos Termorociados de plásticos o polímeros han sido desarrollados
para aplicaciones de infraestructura. Los Polimeros Termorociados son polvos
termoplásticos aplicados por llama o plasma. El polímero debe tener una
temperatura de fusión que permita ser fluido durante el proceso Terrriociado. En
adición el polímero no debe polimerizar, degradarse o carbonizarse en la llama. Los
Termorociados plásticos no contienen compuestos orgánicos volátiles y son útiles en
áreas con estrictas regulaciones ambientales. Los recubnmientos termorociado de
polímero han sido usado par recubrir acero acondiciones atmosféricas muy frías
donde la pinturas no son practicas. La Sociedad para Recubrimientos Protectores
esta desarrollando una especificación para polímero termorociado por Ilaina, y varios
vendedores ofrecen equipos y alimentadores de polimeros.
,
3.4.3 Otros Recubrimientos Termorociados
Resistente a ambientes marinos e industriales Fornia una película de oxido delgada y
Recubrimientos Termorociados de otros materiales son usados para
aplicaciones especiales. Las propiedades de desgaste de aleaciones ferrosas y
superficie no ferrosas pueden ser mejoradas por el uso de cornbinaciones
apropiadas de procesos Termorociados y materiales de recubrimientos.
Recubrimientos de metales duros tales como aleaciones Cr-Ni-B y recubrimientos de
carburos son dos de los principales recubrimientos utilizados para este propósito.
Recubnmientos inertes cerámicos han sido usados en dispositivos médicos y
implantes Recubrimientos metálicos conductores son usados como escudos en
componentes electrónicos contra campos o interferencias eléctricas y magnéticos
que pudiesen dañar componentes (23).
65
Para temperaturas de 900 a 1000 "C (1650 a 1830 "F) los recubrirnientos de
Cromo-Níquel con espesores de15 mils pueden usarse para protección a
temperaturas en este rango. €11 la ausencia de gases sulfurosos, las aleaciones
poseen generalmente una composición de Ni-1 5Cr-25Fe a Ni-20Cr. Para ambientes
que contienen gases sulfurosos, una aleación del níquel-cromo, seguida por una
capa suplementaria de aluminio de 4 rriils, ha mostrado ser un sistema eficaz.
Durante el tratamiento de calor, el aluminio difunde en la aleación del níquel-cromo,
formando una capa rica en aluminio que es muy resistente al ataque de gas
sulfuroso.
El Trabajo realizado con superaleaciones de FeCrAl ha mostrado ser un sistema
estable con buena ductilidad y resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Estas
aleaciones ofrecen una alternativa para alabes de turbina que trabajan a
temperaturas muy altas.
3.5 Características de los Recubrimientos Termorociados
3.5.1 Dureza, densidad, y porosidad.
Los recubrimientos Termorociados son con frecuencia usados debidos a su alto
grado de dureza en relación a recubrimientos orgánicos. Su dureza y resistencia de
corrosión los hacen valiosos en aplicaciones de alto-uso. La dureza y densidad de
los recubrimientos termorociadas son típicamente más bajas que el material de
alimentación del cual los recubrimientos fueron formados. En el caso de los
recubrimientos Termorociados metálicos, la dureza y densidad de la capa dependen
del material a ser termorociado, del tipo de Equipo de termorociado, y de los
pargmetros de operación. En general, cuando la velocidad de partícula se hace más
alta, el recubrimiento es más duro y la capa es más densa. Las velocidades de
partículas para los diferentes procesos de Termorociados en orden descendente
son Llama por oxígeno de alta-velocidad (HVOF), Termorociado por plasma,
Termorociado por arco eléctrico, y Termorociado por Llama. La dureza y densidad
puede depender también de la temperatura de la partícula y del tipo de gas de
atomización usado. Los recubrimientos Termorociados usualmente exhiben dos
características comunes que lo identifican por su apariencia, primero uria superficie
rugosa (similar a un papel de arena) y segundo una estructura con inherente
porosidad. Una típica rugosidad de un recubrimiento termorociado esta en un rango
de 5 a 13 pm.La porosidad usualmente esta en un rango de 2 a 17%, la cual
depende del tipo de proceso de tennorociado, parámetros de aplicación y material
de Termorociado (23).
3.5.2 Resistencia a la Corrosión
Los Recubrimientos Termorociados metálicos pueden ser o anódicos o catódicos
al metal base. Los recubrimientos que son catódicos al metal base necesariamente
deberán ser gruesos para su protección. Por ejemplo, el acero inoxidable es usado
extensivamente para ejes de bombas y turbinas. Latón, bronce, níquel, acero
inoxidable, cobre, etc., son de poco uso en recubrimientos delgados debido a que el
metal base será atacado rápidamente por los poros del recubrimiento. Es por ello
que estos materiales no son usados para aplicaciones como tanques y e:;tructuras a
menos que sean sellados respectivamente.
Los recubrimientos que son anódicos al metal base son los mas usados, estos se
corren o se sacrifican para proteger al metal base. Los metales Termorociados
comúnmente usados anódicos al acero al carbono son zinc, aluminio, aleaciones Al-
Zn, y Cadmio. Estos metales protegen al acero tanto galvánicamente como por
barrera, así que la porosidad no es tan importante como en los recubrimientos
catódicos .que solo protegen por barrera. Por estas razones, el zinc y el aluminio son
los materiales más usados para la protección del acero contra la corrosión. A pesar
que el cadmio es tarribién utilizado, el alto costo y su toxicidad limitan si! aplicación.
Recubrimientos con zinc tan delgados como 25 micrones son totalmente prácticos
para cualquier condición atmosférica, aunque espesores mayores son utilizados por
la mayor vida Útil que produce.
3.5.3 Adherencia
Los Recubrimientos Termorociados pueden tener valores de adhei-encias muy
altos. Recubrimientos especiales, usados para resistencia al desgate, son aplicados
por procesos de Termorociados con velocidad de partículas altas, los cuales puede
tener adherencias mayores que 34,000 kPa (5000 psi) medido de acuerdo a la
norma ASTM C633 "Standard Test Method for adhesion or Cohesive Strenght of
Flame Sprayed Coatings." .La mayoría de los Recubrimientos usados para
aplicaciones de infraestructuras tienen valores de adherencia comparaoles a los
recubrimientos orgánicos. Recubrimientos típicos de campo y de taller de- cinc,
aluminio, cinc-aluminio tendrán adherencias que va desde 5440 a 13,600 kPa (800
a 2000 psi) medido por ASTM D4541 "Standard Test Method Fol. Pull - 8 f f
Streright of Coatings Using Portable Adhesion Testers".
Rosbrok (23) (1999) reporta que valores típicos usados en especificaciones son
1000 psi y 2500 psi para pruebas de adhesión para recubrimientos aplicados por
llama y arco eléctrico respectivamente. Por otro lado Barrier group (19) reporta que
los valore de adhesión par aplicaciones por gas deben estar por encima (le 600 psi,
mientras los de arco eléctrico pueden alcanzar valores superiores a los 1000 psi.
3.6 Preparación de la superficie de los Recubrimientos Termorociados
Los recubrimientos Termorociados tienen una adherencia mecánica al sustrato.
Debido a esto la preparación de la superficie es una de la etapas mas cril:ica de este
proceso, y juega un papel importante en la calidad y durabilidad de este
recubrimiento La limpieza de la superficie es fundamental para todos Ics procesos
de Termorociados pero en especial para la del proceso por Ilama,.es necesario que
la superficie permanezca sin contaminación alguna, libre de grasas .'-ambién se
recomienda que la superficie preparada se recubierta tan pronto como sea posible
después de la preparación, para prevenir la posibilidad de contaminación o oxidación
de la superficie (23).
3.6.1 Limpieza y Desengrase
Depósitos de corrosión, óxidos, pintura remanentes, o grasa debe ser removidos
antes de cualquier proceso de termorociado sea iniciado. Los depósitos pueden ser
removidos por cepillo de alambre, esmerilado, abrasivo, o por limpieza química
Desengrasar normalmente es la manera más económica y más segura de remover
lubricantes y aceites. Todos los solventes deben ser usados en áreas bien
ventiladas, y por personal propiamente entrenado para su uso. En aplicaciones
critica y de riesgo gas Freón pude utilizarse como agente desengrasante.
3.6.2 Rugosidad de la superficie:
Después que el desengrasado ha sido alcanzado, enrugueser la superficie es el
siguiente paso, es decir, crear perfil de anclaje sobre la superficie a recubrir para
mejorar la adherencia del recubrimiento al sustrato .Existen tres métodos iitilizados
para los procesos de Termorociados .Ellos son Rough Threadirlg , Grit Blasting y
una combinación de ellos.
3.6.2.1 El Rough Threading
E:s generalmente usado para superficies cilíndricas Consiste esencialrriente en un
mecanizado en que la parte a ser preparada es montada en un torno y una cortadora
especial deja una superficie como una rosca o en forma de hilo en el área a ser
Terrnorociada. Este tipo de preparación proporciona excelente adherencia del
recubrimiento al substrato. Esta técnica es limitada a sustrato con secciones
gruesas. No es recomendado para recubrimientos de bajo espesor.
3.6.2.2 Grit blasting
Es el procedimiento de preparación de superficie más usado. Este proceso
limpia la superficie de contaminación con oxido, polvo, pintura remanente,
depósitos., etc., creando un perfil de anclaje en la superficie, que mejora
considerablemente la adherencia del recubrimiento.
Óxidos de aluminio y granallas de acero son los abrasivos mas rimpliamente
usados en procesos de de preparación de superficie de rec;ubrimientos
Termorociados .Los óxidos de aluminio son usualmente fabricados del desgaste de
ruedas de moliendas. Esta fuente sin embargo económica, puede presentar
problemas de contaminación sino se limpian adecuadamente ser posibles fuentes de
ampolladuras de recubrimientos Termorociados (*''.~rena, carburos de silicona
también son usados como abrasivos. Las presiones de aire varían de 30 a 90 psi El
tarriaño del gRt va estar en función del espesor del recubrimiento .estos
generalmente esta en un rango de -10+30,-14+40, y -30+80 malla Tyler (23).
Antes de la aplicación del recubrimiento de termorociado, el substrato de acero
debe ser llevado a condición de metal - blanco (según la norma SSPC-SlD5-82) con
un perfil de anclaje de 75 pm, o 3 mils. El sharp grit debe usarse, para lograr el perfil
necesario y la adherencia mecánica del recubrimiento al sustrato. El material para la
limpieza abrasiva de tener un tamaAo de 18 a 24 malla tyler se usan los materiales,
como el óxido aluminio, arenisca férrico, el slag de carbón, y arena de sílice.
En la norma DOD-STD-2138 publicada por la Armada Marina de Icis Estados
Unidos (U.S Navy 1981) (24) en base a los excelentes resultados de los
recubrimientos Termorociados de aluminio en sus barcos, " Metal Sprayed Coatings
Systems for Corrosion Protection Aboard Naval Ships " .Este Standard define
clarainente la apropiada preparación que deben tener los reciibrimientos
Termorociados por asluminio Especificada por Nace 1"white Metal Blast Cleaned
Surface Finish" (SSPC-SP-5 )con 2-3 in para perfil de anclaje. Esta preparación es
esericial para la adhesión y el desempeño de los recubrimientos Termoi'ociados de
aluniinio.
El precalentan-iíento del substrato es a menudo beneficioso. Precalentando entre
65 @ 95 "C (1 50 @ 200 "F) eliminará la condensación de la superficie y i-educirá los
diferenciales de retracción entre la capa y el substrato. Es solo generalmente
empleado con él procesos de termorociado de llama donde utilizan una llama como
la fuente de calor para calentar el substrato.
3.7 Sellado de los Recubrimientos Termorociados
13 sellado es un proceso por el cual los poros del revestimiento son Ilc?nados para
eliminar la posibilidad de filtración de fluidos corrosivos que pueden a contribuir a
fallas prematuras. En los recubrimientos Termorociados, la porosidad puede estar en
un Tango tan alto como 17 % vol y es usualmente de tipo interconectado, haciendo
que el revestimiento sea permeable a gases y líquidos. La porosidad puede dejar al
sustrato disponible para el ataque corrosivo (23). Así pues, el sellado del rtwestimiento
prevendría el ataque corrosivo del material base. Hay i.ina diferencia entre un
sellador y una capa de pintura la cual cubre el metal termorociado ccln una capa
protectora. Un sellador es de baja viscosidad y penetra los poros sellándolos, sin la
net~s idad de aAadir todo el espesor de la capa protectora (19).
Selladores o topcoats normalmente se usa para extender la vi'da de los
recubrimientos termorociados y para los propósitos decorativos. Los selladores
reducen el área total del metal expuesto y por tanto la velocidad de disolución del
revestimiento, tambien disminuye la textura superficial, lo que ayuda a prevenir la
retención de arena y otros contaminantes como sales corrosivas, eses de pájaros,
etc.
La norma Británica British Standard (23) (BS5493, 1977) reporta que:
"Recubrimientos Termorociados de aluminio sellado proveen 20 anos o mas de
protección al acero contra la corrosión sin manteriimiento en ambientes de salpiques
de agua de mar.
3.7.1 Formulación de los Selladores
Se formulan los selladores para tener las siguientes propiedades (19):
(a) Una viscosidad baja que facilitate una excelente penetración en los poros de los
recubrimientos Termorociados.
(b) baja relación volumen sólido
(c) Baja absorción de agua para resistirse la humedad.
(d) Inerte al ataque de químicos y ataques por agentes corrosivos
(e) Compatible con el material termorociado.
El sellador puede o no tener pigmentos, y además de hojuelas cle aluminio.
Proporcionan un acabado que es decorativo. Además debe ser lo más impermeable
posible para impedir el paso de humedad.
3.7.2 Tipos de Selladores ("):
Los selladores comunes incluyen vinílicos, epoxicos, fenólicos, y poliuretanos.
Los selladores no siempre son necesarios para recubrimientos de cinc o de
alurninio, debido a la protección galvánica. Sin embargo, ellos normalmente se usan
en la mayoría de los ambientes con la finalidad de extender la vida útil del
recubrimiento. Una capa del sellado también crea una apariencia más agradable.
Un estudio realizado por The American welding society (') reporto que los
recubrimientos termorociados de aluminio y cinc con y sin sellador dieron completa
protección a paneles de acero durante 19 aAos en ambientes marinos, inclustriales y
de agua de mar En el caso de los recubrimientos termorociados de aluminio la
diferencia solo fue de estetica ya que ambos no mostraron óxidos del metal base.
En atmósferas marinas, la aplicación de una capa de wash primer mas d0.s capas de
vinílico de aluminio realzaron la apariencia y extendieron la vida del recubrimiento
zinc en un 100 %.
a. Vinílicos. Los recubrimientos de tipo vinilico son bien apropiados para sellar
recubrimientos Termorociados. Ellos son compatibles con la mayoría de los
ambientes de servicios incluyendo servicios de inmersión en agua de mar,
ambiente marino, y Industrial. Los recubrimientos vinílicos son c.ompatibles
con cinc, aluminio, y recubrimientos 85 % Zn-15 %-Aluminio. Ellos tienen baja
viscosidad. Deben ser aplicados a espesores de película seca de aprox. 37,5
pm (1,5 mils).Selladores vinílicos pueden ser adicionalmente recubiertos con
pintura vinilica como acabado. Capas subsecuentes deben ser aplicados en
un espesor de película seca de 50pm (2mils) por capa.
1). Epoxy. Tres tipos de selladores de epoxy son usados: epoxy coal tar, epoxy
mastic de aluminio y un sistema de epoxy como fondo/ y poliurt?tano como
acabado.
f . Epoxy coa1 tar. El revestimiento epoxy coa1 tar puede ser usado con
una simple capa para uso sobre recubrimientos termorociados de cinc,
aluminio y 85-15 cinc-aplicados a tuberías, tanques,.extensiores, etc. El
sellador epoxi coal tar debería ser adelgazado a 20% de volumeil y aplicado
a una simple capa a un espesor de 4 a 6 mils aproximadamente, este sellador
aplicado a un espesor apropiado cubre la rugosidad del re.cubrimiento
termorociado dejando una superficie lisa que minimiza la fricción hidráulica.
2. Epoxy mastic de aluminio El sellador epoxi mastic de aluminio es
apropiado para uso a una capa sobre termorociado de cinc, aluminio, y 85-15
cinc-aluminio para uso en atmósferas marinas, industrial, y rural. El epoxi
mastic de aluminio debe ser adelgazado al máximo contenido recomendado
por el fabricante y aplicado a un espesor de 3 a 5 mils. Este sellador provee
un acabado de apariencia de aluminio.
En la norma DOD-STD-2138 desarrollada por la armada marina de los
Estados Unidos especifica el uso de un sistema de termorociado de aluminio
Tipo II para aplicaciones a baja temperatura <80 "C. Este sistema consiste de
7-10 mils de termorociado de aluminio sellado con epoxi poliamida
adelgazado a 1 mils de espesor de película seca y dos capas adicionales de
pintura de Epoxy poliamida de 2-3 mils por capa.
3. Sistema Fondo Epoxy 1 Acabado Poliuretano. El sistema sellador
epoxi/poliuretano para uso sobre recubrimiento termorociado de cinc,
aluminio, y 85-15 cinc-alumirrio expuestos a atmósferas marina, industrial. El
epoxi debe ser adelgazado al máximo contenido recomendado por el
fabricante y aplicado a un espesor de 3 a 4 mils El acabado poliuretano debe
ser aplicado a un máximo espesor de 3 mils. El poliuretano puede ser
procurado en una variedad de colores.
(c) Fenólico aluminio: El sistema sellador fenólico para uso sobre recubrimiento
termorociado de cinc, aluminio, y 85-1 5 cinc-aluminio expuestos a atmósferas
marina, industrial, El sellador debería ser adelgazado a 15% volumeri y aplicado
iin espesor de 1,5 mils. Una segunda capa de aluminio-fenólico debe ser
aplicado al sellador seco a un espesor de 2 mils.
El Departamento de transporte de Ohio (DOT) ha aplicado termorociado de 85-
'15 cinc-aluminio a 10 puentes sobre los últimos 8 años sin reporte de fallas.
Estos puentes tienen 8 mils y son sellados con sellador fenólico.
(d) Wash -primer-butiral vinílico: El sistema sellador wash primer butiral vinilico
para uso sobre recubrimiento termorociado de cinc, aluminio, y 85-15 cinc-
aluminio expuestos a atmósferas marina, industrial, El sellador wash primer debe
ser adelgazado de acuerdo a las instrucciones del fabricante a un espesor de
12.5 pm (0.0005 in.).Sobre el sellador seco una capa de sellador wash primer
puede ser aplicada a 2 mils. Este sellador es disponible en una variedad de
colores y con diferentes brillos.
e. Selladores para altas temperaturas.
(1) Silicona de aluminio .Este sellador de silicona de aluminio es apropiado
para uso sobre termorociado de aluminio, y 85-15 cinc-ali~minio para
aplicaciones de altas temperaturas .El sellador deber ser adelga;!ado a 15 %
volumen y aplicado una primera capa adelgazada de 1 a 1,5 mils y posterior
un asegunda capa de 1,5 a 2 mils. En la norma DOD-2138 publicada por la
armada marina de los Estados Unidos (19) se especifica el uso de sellador de
pintura de aluminio para el sistema del tipo I termorociado de aluminio (10-1 5
mils) en aplicaciones para altas temperaturas (>80 "C) con do!j capas a
espesor de 1,5 mils. La armada de los estados unidos emplea este sistema en
sus válvulas de vapor.
(2) Silicona alkyd. Este sellador de silicona apropiado par uso sobre
termorociado de aluminio, y 85-15 cincaluminio para aplicacionss de altas
temperaturas .El sellador deber ser adelgazado a 15 % volumen y aplicado a
dos capas capa adelgazada de 1,5 a 2 mils.
3.7.23 La Aplicación del Sellador
Ellos son generalmente aplicados en un mínimo de dos aplicacionesi la primera
apli t~ción es adelgazada lo que permite la penetración apropiada en los poros de la
capa. Los selladores generalmente son productos de baja viscosidad se aplican
generalmente a bajo espesor 75 pm (0.003 in.) o menos.
E 3 importante que la superficie de metal rociado este libre de partículsis de polvo,
seco, y libre de contaminaciones de sales de cloruros o sulfato que pueden estar
presentes en la atmósfera. Se debe aplicar el sellador poco después dt? que metal
termorociado este a temperatura ambiente, para prevenir la coi~taminación
mericionada anteriormente.
1-a aplicación puede realizarse con el cepillo, rodillo o con pistola. Se debe
recordar realizar un mínimo de dos capa.
3.7.4 Mantenimiento de los Recubrimientos Sellados
Con el tiempo de exposición los selladores tienden a perder sus propiedades. La
restauración de los mismos comprende la limpieza con cepillado del alambre para
quitar los productos de la corrosión y materia extratía, seguidas por la aplicación de
una nueva capa de sellador, preferiblemente de el mismo tipo que el utilizado
originalmente, ya que debe ser compatible (lg). La nueva capa aplicada de sellador
servirá entonces, como una barrera para permitir extender la vida útil del
termorociado.
Resistencia a la corrosión por agentes agresivos: Ácidos, Gases sulfurosos,
Solventes, etc.
Son tolerantes a daAos mecánicos. Ofrece protección catbdica
No requiere de tiempo de curado.
Pueden aplicarse un espesor de recubrimiento mayor que el que se obtiene
con el galvanizado.
Tiempo de vida útil predecible.
Ideal para áreas grandes.
Aplicación a muy baja temperatura.
Buena resistencia a la abrasión.
El espesor puede medirse inmediatamente después que se aplique.
Inspección inmediata
Costos de aplicación competitivos.
Disipa el calor generado rápidamente.
m No hay peligro de toxicidad ni inflamabilidad de solvente. Cumple con las
Restricciones arribientales. Ambientalmente seguro.
No se degrada por temperaturas extremas u otros efectos atmosfi:ricos como
luz uv. Recubrimientos Termorociados viejos pueden ser cubiertos con selladores,
con mucho mas éxito que superficies pintadas las cuales están oxidadas.
Aumenta la adherencia de la pintura como una segunda capa.
13 tamaño o forma de la estructura a ser protegida no es un factor lirnitante. Los
componentes pueden ser Termorociados en plantas o en sitio. El espesor del
recubrimiento puede controlarse según el grado de protección requerida Para una
vida de servicio muy larga o en las condiciones muy corrosivas, es posible aumentar
el espesor de la capa para reforzar protección contra la corrosión.
Pueden aplicarse cinc o aluminio en espesores de recubrimiento que van de 50
a 500 Fm (2 a 20 mils). Las áreas a recubrir donde las discontinuidades o el espesor
sea insuficiente, pueden ser rectificadas fácilmente realizando un termorociado
adicional.
Las capas de Aluminio y cinc poseen una excelente adherencia al acero si se ha
realizado una buena limpieza abrasiva (metal blanco). El Permorociado no causa
calentamiento excesivo del substrato; por consiguiente no hay distorsión, no afecta
las propiedades mecánicas del acero.
Una cantidad limitada de porosidad (normalmente <15%) es un rasgo inherente a
los recubrimientos Termorociados. En el caso de recubrimientos de metales activos,
como el cinc o el aluminio, la porosidad no representa una deficiencia. Lcbs poros no
producirán ningún ataque sobre el substrato, debido a la protección galváiiica que se
genera en presencia de un medio electrolítico.
Los recubrimientos Termorociados también son excelentes fondos para
recubrin-~ientos orgánicos ya que muchas veces el recubrimiento orgánico falla
debido a la corrosión debajo del mismo.
Comparativamente con los recubrimientos orgánicos, ofrecen protecci(3n contra la
corrosió por mucho más tiempo.
El problema de los sistemas convencionales (recubrimientos orgánicos) en
ambientes qgresivos es que requieren de operaciones casi continuas (cada cierto
tiempo) de mantenimiento durante la vida de la estructura. A difereiicia de los
recubrimientos Termorociados que a pesar de ser un sistema con un costo inicial
grande, requiere de poco mantenimiento, y se puede alcanzar vida útil de equipos de
mas de 50 años. Estos sistemas sor1 más costosos inicialmente tanto en materiales
corrio en las labores requeridas para aplicarlos, debido a requerimientos más
exigentes de limpieza, a métodos especiales, equipos o técnicas de ;aplicación y
personal entrenado calificado (4).
t3eneficios-en la protección a largo plazo. Lo primero es costos a largo plazo, o
costos por pie cuadrado de servicio. Lo segundo es la interrupciones en el servicio
del equipo o estructura imagine torres eléctricas (Servicio eléctrico), puentes
(transporte), equipos industriales (interrumpir la operación del aplanta) y lodo el caos
que lleva consigo la parada de uno de estos equipos. y lo tercero es que un sistema
de tres capas (fondo rico en Zn, Epoxy capa intermedia, y poliuretano como
acabado) requieren un vigilante, programa bien disenado de mantenitniento para
alcanzar la vida máxima de servicio. Un buen programa de mantenimiento es muy
costoso ya que requiere a ingenieros con experiencia.
Estos Tres beneficios hacen de los Recubrimientos Termorociados sean una
ventaja económica con respecto a los otros sistemas (4).
Los típicos espesores de los 6 principales tipos de recubrimientos de Zn son
resumidos en la tabla 8.
Tabla 8 Espesor de los Principales Tipos de Recubrimientos de Zn.
Tipo de Recubrimiento ----de Espesor normal -1
p~inc Termal Spraying 1
3-1 2 o más
Hot Dip Bath Galvanizing
Sheet Gavanizing
Z i n c Electroplating 1
0.1-10
1-5
0.5-1.5
p c h a n i c a l Zinc Plating
L.os recubrirrrientos galvariizados en caliente, se pueden alcanzar espesores a lo
sumo de 5 a 6 mils y esto solo en ciertos casos. Los fondos de polvos de Zn
típicamente tienen un espesor efectivo en un rango de 0,5 mils a 3,5.EI galvanizado
continuo, electrodeposición de Zn son normalmente técnicas reservadas para aplicar
capa a partes pequeñas.
Eiste es otra de las ventaas de los recubrimientos Termorociados a otros
sistemas similares es que los espesores logrados son mayores pueden están en un
rango de3- 12 mils, y en ocasiones mucho mas, esto depende del arribic?nte y de la
vida de servicio esperadas. En los sistemas orgánicos los espesores depende del
tipo de pintura y fabricante pues a espesores mayores a los especificxidos puede
arrugarse la pintura (4).
Requiere excelente preparación de superficie (arenado)
Bu Requiere personal téciiico calificado
La mayoría de los recubrimientos son porosos.
Torres de la Televisión
Antenas de radar.
Puentes de concreto armado como sistemas de protección catódic~i.
Componentes de estructuras de aceros expuestos a la intemperie.
Barcos de todos tipos.
Tanques.
Equipos de uso industrial en plantas químicas.
Molinos de papel.
Plantas de poder.
Rodillos de Impresión: Usados en la industria de la imprenta y peri6dicos.
Rodillos de transferencia de tinta: Usados en la industria de la imprenta y
periódicos
Pistones Hidráulicos: Usados en la construcción pesada y equipo de
movimiento de tierra, elevadores, grúas, y múltiples usos industriales
Ejes y Pistones de gran tamafio: Ejes Marinos, Equipo de refrigeración,
Manufactura de Cemento, etc.
Camisas para sellado: Equipo Hidroeléctrico, bombas para agua y químicos,
etc.
Variedad de Ejes y Piezas: Cigüefiales Automotrices, Rotores de motores
eléctricos, generadores, etc
Variedad de Ejes y Piezas: Cigüeiiales Automotrices, Rotores de motores
eléctricos, generadores, etc
Aplicaciones Anticorrosivas: Ejes, rodillos, sellos, válvulas en la industria
marina y química.
Rellenos Cerámicos: Partes de procesos químicos y muchas otras
aplicaciones que requieren de cualidades antiabrasivas excepcionales.
Figura 19. Aplicación del Termorociado en Figura 20. Aplicacibn de Termorociodo intercaimbiadores de calor en Buques.
Figura 21. Aplicación del Termorociado en puentes Figura 22. Aplicación dt! Termorociado en componentes de equipo.
Figura 23. Aplicación del Termorociado en Figura 24. Aplicacion de Termoiociado Tanques en estructuras.
Experiencia sobre un gran número de arios han mostrado que los recubrimientos
Terrriorociados de aluminio resultan en poco riesgo relacionado a problemas de
salud o seguridad, pero como muchos otros procesos industriales requieren de
atención a los procedimientos de aplicación y equipos para evitar peligros 'lgb
L.os procesos de Termorociados envuelven el uso de altas fuentes calor, alta
intensidad de energía eléctrica (procesos de arco) y en ocasiones el Temorociado
produce polvo. Por los que se necesita de tener precaución durante el proceso de
aplicación.
El impacto ambiental de los recubrimientos Termorociados de Zn, Al y Zn-Al es
mínimo, siendo esto lo que actualmente buscan muchas organizaciones de
investigación relacionadas a esta área. Es decir, sistemas que ofrezcari excelente
durabilidad con mínimo impacto ambiental; ya que muchos sistemas utilizados para
este propósito, tal como recubrimientos a base de solventes orgánicos, generan alto
VOC al ambiente. Existen otros, que son muy tóxicos tal como recubi'imientos base
Cromatos, e incluso recubrimiento metálico de cadmio por electrodeposic.ión, que en
la industria aeroespacial en estados unidos son muy usados. Pero las exigentes
regi~laciones ambientales en esos países obligan a buscar alternativa de
reci~brimientos que sean amigables al ambiente @).
3.12 Los Gases Comprimidos
LOS gases usuales usados para el termorociado de .Tiama son acetileno o propano
cori oxígeno. Por lo tanto los cilindros deben almacenarse con seguridad .separados
de cilindros vacíos. El oxigeno debe siempre guardare separado de los demás
gases. Los reguladores de presión siempre deben ser ajustados en los cilindros de uso (19).
3.13 Electricidad
Aunque el circuitos abierto en el equipo de termorociado por arco no excede 50
voltios, es normalmente conectado a un suministro 440 voltios, por consiguiente las
coiiexiones debes ser hecho por un electricista (19)..
Durante el termorociado del metal polvos puede ser creados, los cualf?s en los
peores casos pueden causar cortos circuitos, por lo que se deben tomar las
previsiones.
3.14. La Enerciía de Radiación
El proceso de termorociado envuelve ondas electromagnéticas y por lo cual se
debe? tomar precaución con la luz U.V., especialmente la luz azul brillante producida
por arco eléctrico la cual tiene alta concentración de luz U.V. Los ojos especialmente
deben ser protegidos no solo los del operador sino también de inspectcres y otras
personas cercas del área. Deberán tener lentes oscuros de seguridad (19), .
3.1 5 Economía de los Recubrimientos Termorociados
Etn 1972, Porter y Payne en Londres (4). presentó un paper titulado" Economics
Aspect of Metal Spraying" en el simposio " The Protection of Steel Siructures by
Metal Spraying". En este análisis ellos examinaron los costos en presupuestos de 6
diferentes clases de aceros que variaban ampliamente en su relación Circia -peso en
elementos estructurales de puentes como vigas (Plate girderwork y box girder).
La data para dos sistemas metalizados y un sistema de pintura de larga vida útil
fueron comparados. Las condiciones para la comparación de costos de metalizado
de Zn de 4 mils de espesor y 10 mils sin sellador es como se muestra a
continuación:
e Recubierto en taller en 1972.
@a Costos no incluyen transporte, mercado, limpieza y otros costos e!;peciales.
e Preparación de superficie metal blanco.
e Zn 4 = 4 mils cinc, sin sellador vida útil =8.5 años.
€9 Zn 10= 10 mils cinc, sin sellador vida útil =21 aiios.
e Ambiente moderado industrial.
La vida útil de los sistemas metalizados de Zn esta basada en prueoas de largo
plazo realizadas por The British lron and Steel Research Associaton .
Las condiciones para el sistema de pintura son como se sigue a continuación:
Elementos pintados en Enero de 1972.
Costos no incluyen transporte, mercado, limpieza y otros costos especiales.
Preparación de superficie metal blanco.
Fondo: Epoxy rico en Cinc orgánico (OZ) a 1.6 mils de espesor.
Capa intermedia: Dos capas de Epoxy 2 mils por capa
Acabado: 2 capas de Epoxy a 2 mils
Ambiente moderado industrial.
Vida útil de sistema de pintura 11 afios.
L.os costos de presupuestos para los sistemas de metalizado y sistema de pintura
de ti-es capas se muestran a continuación en la siguiente tabla.
Tabla 9 Costos ciclo de vida para elementos estructurales de puentes.
"Co5;tos ciclo vida en pence por ft2 por año (moneda británica 1972) mostrado solo para comparación.
El sistema metalizado de Zn de 4 mils fue el menos costoso para aplicarlo
inicialmente (Tabla). Sin embargo, éste probó ser el más costoso cuando se
considera en costos por ciclo de vida (por anos de servicio). No obstante el sistema
metalizado con cinc de 10 mils fue el más costoso en aplicarlo inicialmente pero el
más efectivo en costo -efectividad en térrrrinos de costos ciclo de vida. El sistema de
pintura de tres capas fue intermedio en costo inicial y costo ciclo de vida.
En 1978, Porter (4) extendió la evaluación y análisis par incluir el ijalvanizado,
recubrimientos metalizados sellados, y más sistemas de pintura. En términos costos
de ciclo de vida, el galvanizado fue mostrado ser muy bueno en costo- efectividad
para altas relaciones área /peso. Sin embargo en el área de vigas de puentes, el
metalizado con Zinc o aluminio obtuvo el mejor costo- efectividad.
Tipo de trabajo (relación
Arealpeso)
Plate Girderwork (90 ft2/ton)
Box Girders ( 100 @/ton)
Zn (4)
1.85
1.82
OZ
1.72
1.70
1.47
1.47
En 1985 , Stoneman (4)en su trabajonProtective Coatings for Steel: lnitial Cost in
Perspectiva" reexaminó los resultados de la evaluación de Payne dc! 1978. El
actualizó la información de los costos, y continuación se muestra los sistenias:
Decapado y Galvanizado en caliente (3.3 mils de espesor).
Grit blast y Termorociado de Zn (4 mils de espesor).
Grit blast y airless spray. a) tres capas de pintura rica en Zn orgáriico (6 mils
de espesor en total). b) tres capas de caucho clorado high build (12 mils en total) c)
tres capas de pintura resistente a químico (1 1 mils en total).
Los resultados de Stoneman estuvieron completamente de acuerdo a los que
obtuvo Payne en 1978.
l ln ejemplo excelente también de la economía costo -efectividad de los
rec~ibrimientos Termorociados es el puente Pierre-Laporte en Canada sobre el Rio
de St. Lawrernce en Québec (4) (Figura 18). Los dos spans finales fueron
metalizados a comienzos de 1977 y el span central fue termorociado a comienzo en
a1979.En 1979 el costo del proyecto entero fue de 29.26 $ canadiense por m2, que
convertido a dólares Estados unidenses es de 2.17$.Es estimado por el ministro de
Traiísporte de Quebec que el recubrimiento no necesita mantenimiento en al menos
25 años. El costo anual de protección del puente Pierre -Laporte es esperado ser de
0.087$ por ft2 por año de servicio, lo que refleja la excelente economía de estos
recubrirnientos.
En 1984, The Zinc Metalizer Task Group of the Zinc lnstitute (4), c:ondujo una
evciluación de 6 organizaciones que desempefian tanto operaciones de termorociado
corno de pinturas. Estas compañías incluían corripañías en el Este, medio oeste, y
suroeste de los Estados Unidos. Las condiciones de a análisis de costos son como S
e sigue:
Recubierto en taller.
8 vigas
Dimensiones: 60 fi de longitud, 6 ft de ancho, 14 in flanges
Presupuestado en 1984.
Vida basado sobre 5% de área de oxido sobre la superficie.
Ambiente industrial moderado.
económicamente, y esto sin considerar las operaciones de mantenimiento, y gastos
indirectos e inflación que acarrean las reparaciones si se llevara a la misnia base de
27 años de vida útil de los recubrimientos Termorociados.
Los principios básicos de la economía de los recubrimientos Terrnorociados
pueden ser ilustrados usando un ejemplo hipotético (4) (Tabla 1 l).imagiria que una
estructura de acero requiere de protección de la corrosión por 20 años. El
Recubrimiento A provee esta protección por una aplicación a un costo de 0,75$/ft2.
El recubrimiento B proveerá esta protección por una aplicación inicial a iin costo de
0,3J $m2, y regi.ilarmente mantenimiento después de 5, 10, 15 años a u11 costo de
0,25 $m2 para cada tiempo.
Tabla 1 a .Costos de Comparación Hipotético
Sistema de costos 5 afio 10 alio 15 alio
Recubrimiento Iniciales Total
El costo total de protección para 20 años usando el recubrimiento A es $0,75 por
ft2, mientras el del recubrimiento B sería de $1,10 por f t 2 . ~ l costo ciclo de vida del
recubrimiento A seria $0,75 dividido por 20 años esto es 0,0375 por lt2 por aiio.,
mientras el costo ciclo de vida para el revestimiento B sería $1,10 dividido por
20años lo que daría $0,055 por ft2 por atío .Ambos métodos de comnaración de
costos claramente indican que el recubrimiento A es el mas efectivo. Mas aun, el
costo para el recubrimiento B esta simplificado debido a que los costos de
mantenimiento a 5,10,15 aumentaría debido a la inflación.
En resumen, Morrow (4) (1 997) reporta que los recubrimientos Termorociados
son una de las técnicas más efectivas disponibles hoy para la protección a largo
plazo de grandes estructuras de aceros tales como puentes. Estructuras en Europa
y Canada han demostrado que los costos ciclo de vida (Costos por aAo de servicio)
sor1 incluso menores a los de un sistema convencional de tres capas. Ariálisis en los
estados unidos y United Kingdom indican la efectividad costo ciclo de vida. En Norte
América muchas de las estructuras se ven severamente afectadas por la corrosión y
donde los mantenimientos de puentes para ser un problema de nunca acabar, han
sustituidos los sistema convencionales por los recubrirnientos Terrnorociados
soluc:ionando estos problemas.
m Presupuesto de 6 vendedores.
El sistema de metalizado consistió de una preparación de metal blanco, 8 mils de
metalizado de Zinc sellado con vinilico adelgazado, y dos capas de vinilico no
adelgazado.
Los costos para los recubrimientos Termorociados fueron comparados con dos
sistemas de pintura. Ambos sistemas fueron sugeridos por la Federal Highway
Administration como una buena base para cornparación.El sistema de pintura
numero 1, un sistema de tres capas, consiste de preparación de superficie casi-
blanco, 3 mils de fondo rico en Zn inorgánico, una capa intermedia de Epoxy
poliamida, y 2 mils de capa de poliuretano. El Sistema numero 2, un sistema de dos
capas, empleando preparación de superficie casi blanco, 3 mils de fondo rico en zn ,
una capa de wash primer de butirato de vinílico, y 3 mils de vinílico high build como
acabado.
Los costos iniciales y de largo plazo son presentados en la Tabla 10..
Tabla.10 Costos recubrimientos comparativos reportados por Zinc Melalizer Task
Group Survey.
Sistema de Vida Costos $ por ftz Costos $
Recubrimiento Promedio -aSio
F ; t e m a de Pintura 1 1 1 1
6 9 2,80 0,314 1 b s t e m a de Pintura 2 1 1 1
6 8 2,49 0,366 -1
Las diferencias llamativas entre los sistemas de Termorociado y los dos sistemas
de pintura estudiados, son sus comparativas vidas de servicio. El sistema metalizado
y sellado de Zn sellado con dos capas de vinilico duraría más de 25 anos, de
acuerdo a los resultados de evaluación, mientras que los dos sistemas de pintura
requerirían de mantenin-riento en menos de 10 años. Estas estimaciones de vida son
basadas en la información del grupo de metalizadores, y están de acuerdo con el
manual de pintura de estructuras de acero (Steel Structures Painting hrlanual) y los
presentados por A.H.Roebuc en numerosos papers
Las diferencias apreciadas en los recubrimientos, indican que los recubrimientos
Termorociados a pesar de ser más costosos inicialmente, al considerar sobre la
base de costo-ciclo de vida estos resultan ser mucho mBs efectivos
CAPITULO II
METODOLOG~A EXPERIMENTAL
1. Estaciones de Exposición Atmosférica
El Estudio de los recubrirnientos termorociados o experimentación se llevó a cabo
en dos estaciones de ensayo naturales: La Torres (atmósfera marina) y la Voz
(atmósfera marino costera), así como también en laboratorio (CEC LUZ) ;a través de
Ensayos acelerados tales como la Cámara climática (PROHESION), y el ensayo
rociado intermitente con solución salina al 3% según Noma ISO 11474).
1.1 JJbicación y Características de Estación Las Torres v Estación La Voz
L.a estación las Torres esta ubicada en el cruce con el lago de Maracaibo (Figura
25) a 11 7 m del nivel del lago. Esta atmósfera a parte de ser marina (alta salinidad)
se caracteriza por fuertes vientos, así como condiciones cambiantes de alta
hurriedad y altas temperaturas. Además está rodeada por complejos industriales
corrio El Tablazo, y el Terminal marítimo de carbones del Guasare que sirven de
introducción a la atmósfera de dióxido de azufre a partir de los procesos de
corribustión de combustibles fósiles. La estación La Voz se encuentra ubicada en la
Península de Paraguaná Estado Falcón (Figura 25). A 12 millas náuticas, en la
dirección de los vientos preferenciales, de la refinería de Aruba y a 300 m del mar
Caribe. Esta atmósfera es clasificada de acuerdo al proyecto MICAT (Mapa
Iberoamericano de Corrosión ~tmosferica)(") como una atmósfera especial, por la
elevada agresividad y fuertes vientos predominantes, alcanzando velocidades de
cori*osión para el acero de 921 pmlaño, 8,88 pmlaiio para el cobre y 2Ci,53 pmlaiio
para el cinc(5). Las Estaciones constan básicamente de un banco de ensayo para la
exposición de probetas, así como los instrumentos y dispositivos para la medición de
las variables meteorológicas y contaminantes atmosféricos de interés.
.apa ug!ma~!p ua h (e:,!yah BUUO~ ua sepe:,010:, ue~)uan:,ua as se:)eld
se1 anb euioj le) Jew lap pn!u lap u ~ 1 1 ap eJnj(e eun e sepueJeq se1 e op~a fns
elsa o:,ueq (a 'saJJoj se1 ua anb seJ)ua!yy 'salspua~aja~d sojua!n sol e ug!:,:,a~!p
ua uoJa!srids!p as h 'sweld se1 a~qos enbe ap uopelnwn3e e( Je)!ha e~ed .S@
ap oln6up ua se~sands!~ uBsa sejaqaid se1 zop, el ugpejsa el ap o:,ueq la u3 ' 0 1 8 ~
e u o u el un6as Qz!leaJ as smueq sol ap oyas!p 13 'son!sa~6e ue) sajua!qwe
sopa J!JS!S~J e~ed opa opoj ' (LZ ~Jn6!j) ouejaJn!(od ap ojua!w~iqn3a~ u03 opeju!d
o!u!ulnle ap sa mueq la s w o ~ se1 ug!:,e)sa el ap e!:,uaJaj!p e '(91 €?~t16! j ) oue$a~n!(od
opeqme h ep!we!lod!xoda ap opuoj ap (euo!Duanuo:, ewajs!s un u03 ope)u!d
opez!uenleEi aa3e ap sa mueq (a zop, el ug!:,qsa e( ap ose3 la u3 'majsgw)e el e
~auodxa e iieh as anb seJ)sariw se( ueb as anb se( a~qos ' s m ~ w p ~ ~ saJopels!e uo:,
sope+!uen~r!b sou~ad Jele)su! e ~ e d sauope~ogad uez!leaJ al as salen:, sol e o!u!iunle
ap sayodo!; uo:, 'opez!ueh(e6 oJwe ap sa (e~aua6 o( ~ o d anb eJnprujsa eun s3
Figura 26. Banco de ensayo de Figura 27. Banco de ensayo de La Voz. Las Torres
2. Camcterización de los Ambientes de Estudios
C:onsiderando la existencia de ambientes corrosivos, se hace de gran importancia
la inedida de los agentes metereoquímicos de mayor influencia sobre los
rec~ibrimientos durante su exposición. Para esto, el Centro de Estudios de c o m i ó n
lleva a cabo continuamente un muestre0 de estas variables en las esi:aciones de
Estiidio (La Voz y Las Torres) colocando colectores o captadores (Figura 28) que se
reemplazan mensualmente utilizando la norma ISO 9225. Los agentes
meteoreroquimicos de mayor interés son:
, l . Contenido de lones Cloruro (Vela húmeda), determinado medianl:e la Norma
ISO IDP 9225.
2. Contenido de compuestos de azufre (Vela de Plomo), determinaclo mediante
la norma ISOI DP 9225.
:3. Contenido de Polvo Atmosférico Sedimentable (Colector de Polvo),
determinado mediante la Norma ISOIDP 9225.
Figura 28. Recolectores de Agentes Contaminantes en Ia estación las Torres.
Para la medición de las variables meteorológicas (humedad relativa, T~!mperatura,
tiempo de humectación, velocidad de viento, precipitaciones) dado que no se
disponen de una estación de monitoreo continuo en los ambientes de evaluación, se
utilizaron los datos pertenecientes a las estaciones meteorológicas mas cercanas las
cuales son bastante representativas de los ambientes de estudio. Para el a s o de la
Estación Las Torres (cnice del lago de Maracaih) se utilizaron los datos
pertenecientes a La Estación Meteorológica Base Aerea (Maracznibo) ubicada a 30
Km de la misma, mientras para el caso de la Estación la Voz se utilizarcm los datos
pertenecientes a la Estación Meteorológica del aeropuerto de priricesa Mary
ubicado a 12 Km de la misma.
Las probetas de ensayo consisten en laminas de acero de 18 cm x15 cm con 3
mm de espesor fueron Termorociados por dos empresas con técnicas diferentes de
aplicación. Las probetas termorociadas por el aplicador 1 son láminas de acero al
carbono Temorociadas por el proceso de arco el6ctrico con Zn al 99.9941 y aluminio
al 99,9943, mientras que las probetas termorociadas por el aplicador 2 son probetas
de acero al carbono termorociades por el proceso de llama con alambre con Zn al
99.9 ,y Zn-Al (doble capa) ,es decir, con una primera capa termorociado de Zn, y
luego una segunda capa Temorociada de Al.
Las empresas especializadas en estos procesos utilizaron sus propias probetas
de acero y sus criterios de preparación de superficie El acero al carbono de uno de
90
los aplicadores (Arco eléctrico) fué sometido a análisis químico por espectrometría
con el objetivo de caracterizar y verificar el tipo de acero y el contenido de algunos
elementos químicos importantes. Los resultados del análisis químico rt?velaron a
este como un acero similar a AlSl SAE 101 0 (Tabla 12).
Tabla 12. Análisis químico del acero carbono utilizado para termorociado por el
proceso de Arco Eléctrico.
[=MENTO CONCENTRACIÓN ELEMENTO / CONCENTR-
Antes de la colocación de las probetas termorociadas en las estaciones de
ensayo, éstas fueron sometidas a limpieza previa para remoción de aceites y grasas
y csiracterización de las condiciones iniciales.
Para la remoción de aceites y grasas las probetas de ensayo se desengrasaron
utili;zando como solvente acetona y posterior se limpiaron con agua destilada e
inmediatamente se secaron con pistolas de aire.
Para evaluar el efecto galvánico de los recubrimientos, a las láminas
terrnorociadas se les hizo una incisión horizontal en la parte inferior cuyas
dimensiones se muestran en la Fig~ira 29 de acuerdo a las normas ISO,
asegurándose que la incisión se llegue al metal base.
Figum 29. Ilustración de las dimensiones de la incisión en la probeta.
Para evaluar la necesidad o no de recubrimientos selladores sobre los
recubrimientos Tennorociados en los ambientes de estudio, algunas Iárriinais
termorociadas fueron selladas con recubrimiento "wash primer" (Figura :30), el cual
obtuvo excelentes resultados en el proyecto PATINA (q.
F'iguka 30. Aplicación de sellador Wash primer sobre probetas Termoiociaidas. a exponer en los ambientes de estudio.
Posteriormente a la instalación de las probetas en las estaciones de ensayo
naturales, con la llegada de otros dos selladores (otro "wash primer" y fenólico) por
parte de otro fabricante, fueron también colocadas probetas selladas wri estos, para
observar también su comportamiento, comparar y determinar cual resulta mejor .En
los ensayos acelerados se instalaron al mismo tiempo que las otras probetas
estudiadas.
3.2 !gientificación de Probetas:
Las probetas fueron previamente identificadas con marcador metálico, siguiendo
la siguiente nomenclatura
a. Una letra indicativa del material
A: Aluminio.
2: Cinc.
ZA: Cinc-Aluminio.
b. Una letra indicativa de la estación.
L/: La Voz. P: Cámara PROHESION.
T': Las Torres R: Rociado Salino.
(C. La letra X para las probetas con incisión. Las probetas sin incisión no llevan
riinguna letra.
d. Un número indicativo del año o letra indicativa del mes en el que debe ser
retirada la probeta.
14: 3 meses. B: 6 meses. 1: 1 año.
3: 3 años. 5: 5 años.
(3. Una letra indicativa S si la probeta es sellada.
f. Por ultimo un número indicativo del número de la probeta en c!l banco de
ensayo
Ejemplo: AVXA 25 (Figura 31)
A: Aluminio. V: La Voz. X: probeta con incisión A. retirada a los Cj meses. S:
probeta con sellador. 25: probeta no 25 en el banco de ensayo.
Figi~ra 31 .Identificación de probeta Figura 32.ldentificación de probeta del del éiplicador 1 aplicador 2
Las probetas del aplicador de termorociado 2 (técnica de termorociado por
llama) estarán diferenciadas del aplicador 1 porque en su esquirla superior
derecha o izquierda están perforadas (Figura 32).
Nota: en el caso de las probetas selladas con sellador fenólico se be asigna la
letra F en lugar de S, al igual que WA en el caso de Wash primer del fabricante
4. Camcterización de los Recubrirnientos Temorociados
Luego del proceso de limpieza las probetas fueron caracterizadas en cuanto a:
Espesor, peso, microestructura, inspección visual, adherencia y dureza.
ILa medición de espesores de los recubrimientos Termorociados fue realizada en
todos las probetas de ensayo, de acuerdo con la norma ASTM D 1186, empleando
un equipo adecuado para esta finalidad, cuyo principio básico es la inducción
magnética (método no destructivo). Debido a la variabilidad de espesores
(espesores no uniformes) en este tipo de recubrimiento incluso en una misma
probeta, se decidió utilizar una plantilla de la misma dimensión (10 cm x15 cm) con
10 orificios distribuidos en toda la probeta alejado 2 cm de los bordes de tal forma de
efectuar las mediciones siempre en el mismo sitio. En cada probeta de ensayo se
efectuaron 10 mediciones en cada cara, para luego obtener un valor promedio para
cada una de ellas (Figura 33).
Figupa 33. Medición de Espesores
Con el objetivo de analizar la microestructura, porosidad y espesoi- de estos
recubrimientos, se utilizaron probetas representativas de cada uno de los sistemas
temtorociados evaluados, para su observación en el miaoscopio óptico
metialográfico. . La dimensión del corte de las probetas fue de 2,s crri x 2,s cm.
Luego de cortadas las muestras se encapsularon en baquelita mediante una
embutidora (Marca LEC0 modelo PR25). Se desbastaron con lija y después se
pulid en una pulidora rotatona que posee un pafio impregnado con alúmina, hasta
conseguir un acabado especular.
130steriormente la muestra se atacó con nital (2% ácido nítrico en etarrol) para los
recubrimientos termorociados de Zn, mientras con reactivo de Keller para los
recubrimientos termorociados de Al, con el fin de revelar la estructura niicroscópica
del acero base y del recubrimiento.
CJna vez atacada la muestra se procedió a realizar la toma de fotografías,
mediante un microscopio metalográfico marca Olympus CK 40M a macinificaciones
de 20Qx y 400 x (Figura 34).
Figuim.34 Microscopio Bptico utilizado para observar al microestructi~ra de los
recubrimientos termorociados.
4.3 peterminación de Peso
'Todas las probetas termorociadas evaluadas fueron pesadas inicialmc!nte en una
balanza analítica marca Sorterius (Figura 35) con tres digitos decimales, con la
finalidad de determinar la velocidad de cowosión de estos recubrimientos por p6rdida
de peso, luego de ser expuestas en los ambientes de estudios.
Figura 35. Medición de Peso
En las probetas de ensayos (blancos) representativos de cada uno de los
sistemas termorociados evaluados, fueron realizados los ensayos de adherencia,
por el método de resistencia a la tracción de "pull-off test "segun norma la8
4624lASTM4541. Este método consiste básicamente en determinar la resistencia del
recubrimiento a un esfuerzo de tracción. Se utilizaron carretes de aluminio
%
denominados "dolly" los cuales son fijados a la superficie del recubrirniento por
medio de un adhesivo apropiado. Luego de curado el adhesivo, la probeta de
ensayo se somete a un esfuerzo de tracción con un equipo adecuado para tal fin
hasta que se produzca la falla. Los resultados son expresados en psi. Además de
los valores, también se debe de suministrar la naturaleza de la falla tal como se
describe a continuación en la Figura 36.
Falla adhesivo
1 Recubri
Falla Cohesiva
del recub
Falla recub
1 Substrato
Falla cohesiva
del substrato
miento (-m I
Figi~ra 36. Tipo de fallas resultantes en la prueba de adherencia
A: Falla cohesiva del sustrato.
NB- Falla adhesiva entre el sustrato y la primera capa de recubrimiento (metálico u
orgánico).
B= !Falla cohesiva de la segunda capa.
C= Falla cohesiva de la capa C.
C/D-Falla adhesiva entre las capas Cy D.
D-Falla cohesiva de la capa D.
-N- Falla adhesiva entre la capa final y el adhesivo.
Y=l=alla cohesiva del sustrato.
Y/Z=Falla adhesiva entre el dolly y el adhesivo.
Para la prueba se utilizó un adhesivo epoxi marca DECQ, y esta se hizo por
duplicado para cada probeta, luego de 3 días de curado del adhesivo, se procedió
mediante una broca especial a eliminar los restos de pega de los borde (Figura 37).
Luego de esto, se colocó un papel blanco sobre la lámina debido a que la
superficie es muy rugosa para darle un poco mas de estabilidad y firn~eza y luego
mediante un instrumento de tensión, una carga al "dolly" de manera de obtener una
tensión suficientemente alta, hasta que lo despegue por completo de la superficie
(Figura 38). Luego se realizaron las anotaciones necesarias y se caracterizó la falla
según lo establecido en la norma ISO 4624.
Figura 37. Elirninaci6n de pega residual Figura 38. Prueba de adherencizi
con broca
L.as mismas Probetas de ensayo sometidas al análisis de microestrutlura de los
recubrimientos termorociados fueron sometidos al ensayo da microdurc?za Vickers
utilizando un microdurometro Micromet II marca Buehler modelo 11 068 (Figuras 39
y 4.C)).
Figura 39 Microdurometro MICROMET II Figura 4O.Ensayo de Microdureza marca Buehler modelo 1 1068. utilizado para la determinacibn de microdureza en los recubrimientos termorociados
El método de prueba de microdureza vickers consiste en la identación de
material de prueba con un identador de diamante, el cual tiene la foma de pirámide
recta con una base cuadrada y un ángulo de 136*(Figuras 41 y 42) entre las caras
opuestas sometidas a la carga de 1 a 100 kgf. La carga completa es noimalmente
aplicada durante 10 a 15 segundos. La dos diagonales de la identación izquierda en
la super-kie del material después de remover la carga son medidas iisando un
microscopio y entonces es calculado su valor promedio (Figura 42) .El área de la
superficie de identación es calculada. La dureza Vickers es el cociente obtenido
dividiendo la carga kgf y el Area de identación en mm2.
Figura 41 Identación en superficie del material Figura 42 Medida de las d(s
de prueba mostrando el identador en forma de diagonales
pirámide con 136" en sus caras opuestas
F= Carga en kgf
d = promedio aritmético de las dos diagonales, d1 y d2 en mm.
HV = Dureza Vickers
Cuando la diagonal principal ha sido determinada la microdureza Vickers puede
ser calculada de la formula (l), pero es mas conveniente utilizai- tablas de
conversión. La microdureza debe ser reportada como por ejemplo 800 kVI10 le cual
significa una microdureza de 800, y fue obtenida usando 100 kgf de fuerza.
Para tener una medida de la rugosidad de los recubrimientos Termorociados el
perfil instalado en la Estación Las Torres el cual esta termorociado en la mitad de su
longitud por Zn y la otra por Aluminio ambos por el proceso de arco el6ctric0, fue
sometido al ensayo de perfil de anclaje utilizando para ello la técnica de Replical
Tape (Figura 43) y un medidor de espesor calibrado (Figura 44).
Figura 43 Ensayo para determinación de Figura 44 Medidor de Rugosidad ("Testex Thicknesc").
rugosiclad (Replical Tape)
5. Sistewias de Recubnmientos Temorociados Evaluados
5.1 .Ensayos Naturales
5.4.4 Estacidn las Torres (Ambiente Marino)
En esta estación , fueron evaluados básicamente 4 tipos de recubrimientos
temiorociados : recubrimientos temorociados de Zn y Aluminio aplicados por el
proceso de arco eléctrico, y Zn y un sistema de doble capa formado por
Termorociado de Zn como fondo y termorociado de Aluminio como acabado, ambos
aplicados por el proceso de llama. Además, se evaluaron estos mismos con el uso
de un sellador de poros de "wash primer" tal como lo muestra la Tabla 13.
f abla 13. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación las Torres
Sistema de RecubBmiento
1 7. Termorociado con Al por arco eléctnco/wash primer 1 8. Termorociado con ZnlAl por llama de alambre1 wash primer 1 3
Fue instalada una probeta con cada uno de los sistemas de re8zubrimientos
evaluados, para los tiempos de retiro (3 meses, 6 meses, 1 ano, 3 ano, t i ano, 7 año)
para el estudio de éstos con el tiempo, con un total de 48 probstas evaluadas en el
banco de ensayo, siendo 24 probetas aplicadas por el proceso de arco elédrico y 24
fueron aplicadas por el proceso de llama. Adicionalmente, fueron instaladas 2
probetas termorociadas aplicadas por el proceso de arco elktrico (Zn y Aluminio)
para pérdida de peso y una probeta de acero al carbono (blanco) con la finalidad de
determinar la agresividad de esta atmósfera y comparar la eficiencia de estos
recubrimientos.
Cabe destacar, que todas las probetas evaluadas(48 probetas) se les hizo
incisión para minimizar el numero de probetas y evaluar el verdadero efecto
protector (galvánico) de los recubrimientos así como de obtener resultados a corto
plazo, pues debido a que esta es una estación que esta ubicada en el cruce de lago
en una de las torres eléctricas a 117 m de altura del nivel del mar ,el transporte es
por rnedio de lancha, por lo que se requiere que la inspección y evaluacióri se hiciera
de una manera rhpida. Es por ello que este banco se construyó menos pesado y
tiene menor número de probetas que el de la estación la Voz donde la ev;sluación se
hace sobre tierra.
En el banco de ensayo las probetas fueron distribuidas de la forma siguiente: en
su parte izquierda las probetas Termorociadas sin sellador y a la derecha los
sistemas Termorociados con sellador wash primer del fabiicante l(cxlor verde
oscuroAiguras 45 y 46).
Figura 45. Probetas Termorociadas Figura 46. Probetas Termorociadas evaluadas en la estación las Torres. selladas con wash primer 1 evaldadas en la
estación las Torres
Adicionalmente cabe destacar, que aprovechando el estudio paralelo que lleva el
CEC LUZ en recubrimientos orgánicos sobre perfiles galvanizado erivejecidos 2
meses antes de la colocación del banco de ensayo en esta estacidn, fue instalado
un perfil Termorociado en la mitad de su longitud por Zn y en la otra por Aluminio
(Figura 47), ambos aplicados por el proceso de Arco eléctrico. Este perfil fue instado
atado a la baranda de esta estructura (Figura 48 y 49) y expuesto en dirección de
los vientos preferenciales. Igualmente, que a las placas se le realizó una incisidn en
ambos extremos para ver el efecto galvdnico de estos recubrimientos.
Figura 47. Perfil Termorociado Figura 48. Perfil instalado en la . Figura 49. Perfil instalado en la con .Zn y Al aplicado por el estación las Torres( Lado superior estaci6n las Torrss atado a las proceso de arco el6ctrico Aluminio) barandas ( Lado inferior Zn) ante; de su instalación en la Estación Las Torres
Posteriormente por razones de espacio en el banco de exposición, después del
prirrier retiro (3 meses de exposición) de los sistemas los sistemas de
recubrimientos termorociados evaluados, fueron instalados 4 probetas
terniorociadas por el proceso de arco slé&¡co(Tabla 14) utilizando 2 nuevos tipos
de selladores de poros : otro wash primer (color verde claro), y fenolico(color gris) )
por parte de otro fabricante de pinturas (Fabricante 21 Figura 50 ), para observar
también su desempeiio, comparar y obtener la mejor opción en cuanto al sellador de
estos sistemas.
Tabla 14. Sistemas de Wecubrimientos termorociados sellados con waish primer y fendlico del fabricante 2 evaluados en la estacidn las torres
! Sistema de Recubdmiento 3
Figura 60. Probetas Termorociadas selladas con wash primer y fenólico del fabricante 2.
5.1.2 Estacidn La Voz
Al igual que en la estación las Torres, fueron evaluados básicamente 4 tipos de
recubrimientos termorociados : recubrimientos termorociados de Zn y Aluminio
aplicados por el proceso de arco elktrico, y Zn y un sistema de doble capa formado
por Termorociado de Zn como fondo y termorociado de Aluminio como acabado,
ambos aplicados por el proceso de llama. Pero a diferencia, los recubrimientos
termorociados por arco eléctrico fueron evaluados en dos condiciones en témino de
espesor (bajo y alto). El objetivo fue evaluar la influencia del espesor del
recubrimiento en el desempefio contra la corposión. AdemBs, para evaluar la
necesidad o no de sellador de poros de igual manera que en la sstacióii las tomes,
se evaluaron estos mismos sistemas con el uso de sellador "wash priiner" (Tabla
15).
Tabla 15. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación la Voz.
Sistema de Recubrimiento 1
11 Termorociado con ZnIAl por llama de alambre 12 Termorociado con ZnIAl r>or llama de alambre
En este banco heron instaladas un total de 69 probetas termorociadas aplicadas
por los procesos de arco eléctrico y llama (Figura 51), es decir, una probeta con los
recubrimientos evaluados para los diferentes tiempos de retiro (3 meses, €1 meses, 1
ano, 3 ano, 5 ano), adicionalmente 4 probetas termorociadas con Zn y 4. probetas
temorociadas con Aluminio por el proceso de arco eléctrico fueron instaladas para
pérdida de peso para los tiempos de retiro.
Es importante seitalar, que la cantidad de probetas temorociadas enviadas por el
aplicador del proceso de llama fue menor que la de arco eléctrico, siendo esta la
raz6ri por la cual no pudieron instalarse pmbetas para pérdida de peso en esta
estac;ión, ni tampoco para diferentes espesores.
Figiaim 51. Probetas Termorociadas evaluadas en la estación la Voz
De igual forma que en la estación las torres, por razones de espacio en el banco
de ensayo, después del primer retiro (3 meses de exposición) de los si:ctemas los
sistemas de recubrimientos termorociados evaluados, probetas termorociadas por el
procesos de arco eléctrico (una probeta temorociada con Zn y Al) selladas con
sel1,ador fenólico (color gris) y con wash primer de otro fabricante (color verde claro)
fueron instaladas para observar también su desempeito.
Adicionalmente a los ensayos naturales, los recubrimientos termorociados Fueron
sometidos a dos tipos de ensayos acelerados como lo son la cámara FROHESION
y el ensayo de Rociado Salino intermitente (ISO 11474) con la finalidati de obtener
resultados a corto plazo y compararlos con los obtenidos en campo.
5.2.1 Cámara Prohesion
El Centro de Estudios de Corrosión posee una cámara climática
(PR01HESl0NlFigura 52), la cual simula las condiciones de un ambiente corrosivo
determinado , y en la cual se exponen las muestras a ciclos intensos repetitívos ,
para así obtener resultados a corto plazo del desempeiio de los recubrimientos .Para
este estudio se simuló un ambiente marino siguiendo la norma ASTM G-8!j-94.
Para simular este ambiente se programó la cámara para operar bajo la condición
de ciclo Niebla y seco en ciclos de 12 horas, es decir 12 horas en la l'unción de
niebl'a y 1 2 horas en la función seca o climática. Durante la función de Niebla la
cámara opera como un rocío convencional de sal utilizando para ello una solución al
5 % de cloruro de sodio, la temperatura es controlada por los calentadores de la
cámara a 37 " C. Durante la función de seco o clima se purga el aire en la cámara
sobre un calentador de aire en la cámara, condición que baja la humedad dentro de
la cámara. Las condiciones colocadas en la fase de clima fueron de 38 "C,
corrc?spondientes a temperatura ambiente, y 80% de humedad relativa, los cuales
corresponden a valores promedios en La estación del Cruce del Lago de Maracaibo.
Para la fase de neblina se colocó a una temperatura de 37 "C y una temperatura de
saturación de 50 "C.
En la cámara fueron evaluadas un total de 1 2 probetas y fueron sometidas a un
total de 100 ciclos (aproximadamente 2400 horas).Todas las probet,as fueron
evaluadas con incisión.
En la Tabla 15 se muestran los recubrimientos evaluados en Cámara PROHESION.
Tabla 16. Sistemas de Recubrimientos evaluados en cámara prohesion.
Numero de Sistema de Recubrimiento Sistema
1 Termorociado con Zn por arco eléctrico
Termorociado con Zn por arco elécticolwash primer 1 Termorociado con Al por arco eléctrico/wash primer 1 Termorociado con Zn por llama de alambre1 wash primer 1 Termorociado con Zn-Al por llama de alambre1 wash Termorociado con Zn-Al por llama de alarnbre- Termorociado con Zn por arco eléctrico/fenolico Termorociado con Zn por arco eléctricolfenolico Termorociado con Zn por arco elécticolwash primer 2 Termorociado con Al por arco eléctricolwash primer 2 1
Las probetas fueron evaluadas por medio de inspección visual y ayuda de una lupa
de miignificación de 25 x, a los 15,30,45,60,75 y 100 ciclos de exposición
Figura 52. Cámara PROHESION del Figura 53.Probetas Evaluadas en CEC LUZ Cámara Prohesion
5 2.2 Rocíado Salino Intermitente:
Este ensayo se efectuó en un banco instalado en las inmediaciones del centro de
Estudios de corrosión (Figura 54) de acuerdo a la norma ISO 11474.
Figura 54. . Banco de Ensayo Acelerado de Figura 55. Recubrimientos evaluados en Rociado Salino Intermitente (IVorma ISO 11474) banco de Ensayo acelerado Rociasdo salino ubicado en el CEC LUZ Intermitente(lS0 11474)
. Este ensayo consiste en un rociado Inter-diario, a las probetas, con uiia solución
saliria de cloruro de sodio al 3%. Este tiene la ventaja de que las prot~etas estáin
tomando en cuenta el efecto de la luz solar, vientos, lluvias, etc. En esta estación
fueron evaluadas un total de 16 probetas solo del aplicador 1 (Arco eléctrico/Tabla
17), ya que por limitaciones en el numero de probetas del aplicador 2 no se
colocaron en esta estación.).En esta estación al igual que en la voz se evalúa la
influencia del espesor en el desempeiio contra la corrosión.
Tabla 17. Sistemas de Termorociados evaluados en Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (Norma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ.
espesor Termorociado con Al por arco eléct~ico/ wash primer 2 bajo espesor. I
I 9 1 ~ermoroeiado con Zn- por arco eléctrico 1 wash primer 2 alto 1 espesor ( Termorociado con Al por arco eléctrico/ wash primer 2 alto
~ermorociado con Zn por arco eléctrico alto espesorJfenólico Termorociado con Zn por arco eléctrico alto Termorociado con Zn por arco eléctrico sin
1 l2
perdida de peso Termorociado con Al por arco eléctrico sin incisión para perdida de peso I
espesor Termorociado con Zn por arco eléctrico bajo Termorociado con Al por arco eléctrico bajo espesor/í'enólico
lJna vez preparadas y caracterizadas las probetas éstas fueron expi~estas y se
evaluaron mensualmente por inspección visual y registro fotográfico y se retiraron
luego de 3 y 6 meses de exposición, para medir la velocidad de corrosión por
pérdida de peso, así como morfología de los productos de corrosión. 'También se
efectuaron ensayos electroquímicos de polarizacion lineal y polarizac:ión cíclica,
estudiando su comportamiento con el tiempo de exposición. Simultánisamente se
realizaron pruebas aceleradas utilizando la Cámara PROHESION y el rociado salino
intermitente (Norma ISO 11474), con la finalidad de obtener resultados preliminares
a corto plazo. Para este trabajo colo se reportan los resultados de los ensayos
naturales de 3 y 6 meses de exposición (primera fase /Figura 56).conjuntamente
con Icbs resultados de 15, 30, 45, 75, 100,130 ciclos en cámara prohesion y 1, 2 y 3
meses de ensayo de rociado salino intermitente.
Las probetas a se retiradas a 1 afio, 3 anos y 5 anos de exposición no se ha
cumplido el tiempo aún, y corresponde a la segunda, tercera y cuarts fase del
proyecto
Cuarta 4 Fase
Tercera Fase
Segunda Fase
Primera Fase
o Observación R Retirar
H 3 6 1 2 18 24 30 36 48 68
Meses
Figum 56. Cronograma de Exposición de los recubrimientos.
7. Evaluación de los Reeubtimientos
La evaluación de las probetas se realizó conforme lo describen los siguientes
flujogramas (Figuras 57 y 58) mostrados a continuación dependiendo de si la
probeta tiene incisión o no. En los mismos se describe el procedimiento antes de la
exposición de las probetas y despues de retirarlas.
Los recubrimientos se evaluaron por periodo un de un mes para las estaciones
del cruce del Lago de Maracaibo y La Voz. Para el caso del rociado salino se evaluó
en periodos de 1,2,3 meses de exposición, y en la cámara PROHESION, se evaluó
por 16, 30 y 45,60,75,100 ciclos, realizando un registro fotográfico con una cámara
digital y con lupa estereoscópica en la incisión,
Peso y Espesor Inicial
Exponer a la Atmósfera I
1 Llenar hoia de Insoección visual 1
Fotografia 0 v i Limpieza Química
(ISO 8407) 1 Determinar Perdida de
4 Documentación v Resultados 1
Figura 57. Flujograma para la Evaluación de las probelas sin incisión.
] Probeta con incisión 1
Exponer a la Atmósfera
1 1 Llenar hoja de inspección visual 1
Fotografia E h
-
Figura 58. Flujograma para la Evaluación de las probetas con incisión.
7.1 Inspección visual:
Consiste en la observación de los productos de corrosión, indicando si
pertenecen o no al recubrimiento o al sustrato. En la incisión, hay que indicar si hay
corrosión o no, si es generalizada o localizada, si el recubrimiento ejerce el efecto
galvánico o de sacrificio. En la superficie, se debe indicar el % aproximacio de área
cubierta con corrosión del revestimiento o sustrato. Para ello se utiiizará una
cuadricula, la cual se colocara sobre la probeta, y se cuenta el numero de cuadros
cubiertos por los productos de corrosión del recubrimiento y10 acero base. En los
bordes se debe observar si hay corrosión, si es producto de la erosión del viento, y
hay que indicar cual es su avance.
Para la recolección de datos de la inspección visual se realizó un formato que se
muestra a continuación (Figura 59):
Planilla de Evaluación de Inspección Visual Mensual
Ideiitifícación: Evaluador: Estrición: Fecha de Observación: Tipo de Termorociado: Tiempo a Exposición: Fecha de Exposición: Retiro: Si ( ) No( )
1 ) Formación de Productos de Corrosión del Revestimiento. Si ( ) No ( > N
2 j Formación de Productos de Corrosión del Sustrato Si ( ) No( ) 3:) Descascaramiento del Revestimiento. Si ( ) No( ) 4') Corrosión en los Bordes s i ( ) No( )
En Caso de ser afirmativo reportar la forma y detalles en las observaciones 5 ) En caso de incisión: corrosión a partir de incisión. Si ( ) No( )
En caso de ser afirmativo reportar la forma y detalles en observaciones 6) Otras Observaciones:
Inf~mnaciones Generales
Identificación
Figiira 59. Planilla de Evaluación de inspección visual
7.2 MorFología de los pmductos de Comsi6n
Para la realización de un registro fotográfico de los productos de corrosón tanto
del recubrimiento como del sustrato se utilizó una lupa estereoscópica con
magnificación de 45 X, además de una cámara digital marca MAVICA .
Figum 68. Lupa Estereoscópica utilizada para la evaluación de los productos de Corrosión.
7.3 Ensayos Electroquímicos:
Las muestras de blancos de los recubrirnientos evaluados en las cc~ndiciones
iniciales así como a las probetas de retiradas las Torres luego de 6 meses de
exposición, fueron sometidas a pruebas de Polarización Lineal y C:íclicas de
acuerdo a la Norma ASTM G5 Y G61 en un medio de NaCl al 3%, para ello fue
utilizado un Potenciostatol Galvanostato EG G Modelo 273 y iina celda
electroquímica tal como lo muestra la Figura 61.
I=igum 61. Celda Electroquímica empleada para los ensayos Electroqilímicos