Proceso de Galvanización por Inmersión en Caliente y...

International Zinc Association

Proceso de Galvanización por Inmersión en Caliente y sus Aplicaciones


COMITÉ DE GALVANIZADORES DE FEDIMETAL

Somos un grupo empresarial orientado a la promoción, asistencia técnica, provisión deproductos y servicios de galvanizado por inmersión en caliente, conforme a lasespecificaciones y exigencias del mercado, mediante procesos que garantizan laprotección del acero contra la corrosión prolongando la vida útil de los productos.

El Comité de Galvanizadores de FEDIMETAL está conformado por 9 Empresas que ofrecenservicios y productos galvanizados al mercado nacional e internacional; forma parte de laFederación Ecuatoriana de Industrias del Metal - FEDIMETAL, entidad privada que agrupaa Empresas del sector Siderúrgico y Metalmecánico con el objeto de promover sucrecimiento y desarrollo


EMPRESAS QUE CONFORMAN EL

COMITÉ DE GALVANIZADORES DE FEDIMETAL

EMPRESA ROL UBICACIÓN

Galvanorte

Proveedores de productos y

servicios Galvanizados

Quito

Ideal Alambrec Quito

IPAC Guayaquil

Kubiec-Conduit Quito-Guayaquil

Novacero Quito-Guayaquil

Sedemi Quito

Tugalt Cuenca

Latiza - IZAAsesoría Técnica y aprendizaje Latinoamérica

Votorantim


Galvanización – La plenitud del acero

Túnel Pifo-Pichincha


Shanghai

Joburg

Delhi

Lima

Moscow

Brussels

Raleigh

Toronto

IZA - International Zinc Association

• Establecida en 1991

• 80% de Producción a nivel Mundial.

• 60% de la Producción Mundial.

• Presencia Regional.

• 35 Miembros

• 190 Afiliados

• 60 Asociados


Representar a la Industria del Zinc a nivel Mundial, generando un crecimiento sustentable de los mercados, a través de iniciativas en

Investigación y Desarrollo, transferencia de tecnología y difusión del valor del Zinc.

MisiónInternational

ZincAssociation


Desarrollo de Tecnología y

Mercados

Ambiente & SaludComunicación

Programas de IZA

7

International

ZincAssociation


2018 International Zinc Conference and Zinc Oxide Industry Conference

February 11 – 14, 2018

Park Hyatt Aviara Resort

Carlsbad, California

USA


¿Por qué galvanizar el acero?

• A la hora de crear nuevos productos, buscamos en la naturaleza aquellos materiales con propiedades (eléctricas, mecánicas, químicas, etc.) que deben cumplir con los fines para los que fueron creados.

• En ocasiones, para obtener estas propiedades el mineral debe transformarse y formar estructuras o enlaces metálicos aplicando energía.

• La corrosión es el proceso de reacción de los metales con el medio ambiente para volver a su estado combinado, que es el termodinámicamente mas estable.

METAL

MINERAL

CO

RR

OSI

ÓN

MET

ALU

RG

IA

- ENERGIA+ ENERGIA

CORROSIÓN DE LOS METALES

Fue

nte

: A

TEG


Fundamentos de la corrosión

Algunos estudios respecto a los costos de la corrosión son:

• 1971. T.P. Hoar (Devit. Trade and Ind. [Revision of the Instituion of Technology, 32.1, 19-22, 1972)]: Costo anual en el Reino Unido: £ 1.365 Millones (3,5% PIB)

• 1977. National Bureau of Standards/ Battelle Institute (NBS Special Publication 511-I y 511-II Mayo 1978). Costo anual en EE.UU: US$ 70.000 Millones (4,2% PIB)

• Hoy en día, de acuerdo al World Corrosion Organization, se estima que el costo de la corrosión para la economía mundial es de US$ 2,2 Trillones (3% PIB).

• La utilización de técnicas adecuadas de protección frente a la corrosión supone un ahorro de hasta el 25% de este monto.

COSTOS ECONÓMICOS DE LA CORROSIÓN


Fundamentos de la corrosión

• Aquellos que se disocian en un electrólito más fácilmente:

¿QUE METALES SE OXIDAN PREFERENTEMENTE?

• El zinc es menos noble que el acero, por eso se oxida preferentemente, sacrificándose.


Métodos de protección del acero

• Aleaciones con otros materiales:

- Acero inoxidable. Crea una capa de óxido de cromo.- Acero Corten. Capa protectora de Fe, Cu y P.

• Recubrimientos Protectores:

- Orgánicos. Pinturas y barnices.- Cerámicos.- Metálicos.

• Métodos electroquímicos:

- Protección catódica mediante ánodos de sacrificio, corriente impresa.

Fue

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TEG


Métodos de protección del acero

Fue

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: A

TEG

COMPARACIÓN GRÁFICA ENTRE DIFERENTES SISTEMAS PROTECTORES DEL ACERO


Protección del acero con zinc

• Agresividad del ambiente en que se encuentra;

• Condiciones de acceso en caso de necesidad de mantenimiento;

• Durabilidad esperada;

• Tamaño de la estructura;

Criterios para definición del sistema adecuado:

Zn30

Zinc

Existen diversos revestimientos de Zinc disponibles.

Revestimientos de Zinc:

TÉCNICAS DE DEPOSICIÓN


Velocidad de Corrosión del zinc

• Tasa media de corrosión en µm/año


Exposición ambiental


¿Qué es la Galvanización por

Inmersión en Caliente?

Proceso de revestimiento por zinc de piezas de acero o hierro fundido de cualquiertamaño, peso, forma y complejidad, garantizando su protección contra la corrosión.

Existen 2 procesos de galvanizaciónpor inmersión en caliente:

• Batch: las piezas de acero yafabricadas son sumergidas en elbaño de zinc;

• Continuo: Son galvanizadasplanchas de acero que sondestinadas a la industriaAutomovilística, Linea Blanca yConstrucción Civil en general.


Galvanización por Inmersión en Caliente

NTE INEN-ISO 14713-2: RECUBRIMIENTOS DE ZINC ─ DIRECTRICES Y

RECOMENDACIONES PARA LA PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN DE LAS

ESTRUCTURAS DE HIERRO Y ACERO ─ PARTE 2: GALVANIZADO POR INMERSIÓN

EN CALIENTE (ISO 14713-2:2009, IDT)

NTE INEN-ISO 14713-3 : RECUBRIMIENTOS DE ZINC – DIRECTRICES Y

RECOMENDACIONES PARA LA PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN DE LAS

ESTRUCTURAS DE HIERRO Y ACERO – PARTE 3 GALVANIZACIÓN EN SECO (ISO

14713-3:2009, IDT)

NTE INEN 2483: RECUBRIMIENTOS DE ZINC (GALVANIZADOS POR INMERSIÓN

EN CALIENTE) EN PRODUCTOS DE HIERRO Y ACERO. REQUISITOS. REEMPLAZADA

POR NTE INEN-ISO 14713-2 y NTE INEN-ISO 14713-3



Etapas del Proceso de Batch:

Nota: Si se va pintar, no se recomienda pasivar.

En este proceso, son galvanizadas piezas ya

fabricadas de acero, limitadas en tamaño

por la dimensión de la tina de zinc;

Ocurre la formación de una ligación

metalúrgica que garantiza una fuerte

adherencia del revestimiento de zinc, la

cual es superior comparada a otras formas

de revestimiento.

1) Desengrase (Ácido o Alcalino)

2) Lavado (Agua)

3) Decapado (HCl)

4) Lavado (Agua)

5) Fundente (↓ Tensión Superficial)

6) Secado

7) Baño de Zinc Fundido (450ºC)

8) Enfriamiento y/o Pasivado


Galvanización por Inmersión en

CalienteEtapas del Proceso Continuo:

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El proceso es básicamente el mismo, pero opera de

forma continua. Una bobina de acero es

desenrollada y pasa por todo el proceso de limpieza

y galvanización. Al final del proceso es bobinada

nuevamente.

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Propiedades del Galvanizado

Doble protección contra corrosión:

Barrera Catódica

Formación de sales de Zn que sellan las discontinuidades.

ÁnodoCátodo

Revestimiento AnódicoSubstrato de acero

Gama (Fe3Zn10)73-80% Zn

Delta (FeZn7)89-93% Zn

Zeta (FeZn13)93,7-94,3% Zn

Eta (Zn)100% Zn

La capa de zinc protege el acero del contacto con el medio.

El zinc sufre corrosión preferencial al acero y se sacrifica para protegerlo.

Proceso de cicatrización: En caso que el revestimiento sea dañado, el producto de corrosión del zinc, por ser adherente y insoluble, se deposita sobre la superficie expuesta del acero aislándola nuevamente.


Propiedades del galvanizado

Excelente Adherencia:

Fue

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: A

TEG

Ensayo de Tracción superficial (EN 24624)Fuerza de Adhesión: 12-37 N/mm2



Elevada resistencia a los impactos:



Elevada resistencia a la abrasión:

Ensayo mediante cilindro giratorio recubierto de papel esmeril (DIN 438-2)

Fue

nte

: A

TEG


Sistema DúplexOtra posibilidad: Aún más durableSistema Dúplex es la pintura sobre una estructura galvanizada.

Caso la pintura sufra una fisura, el zinc protegerá no solamente el acero contra la corrosión, sino también evitará que la tinta sufra con las expansiones de los óxidos de corrosión formados y se desprenda de la estructura.

Efecto de SinergiaEl sistema dúplex promueve una vida útil superior, simplificando sería la suma de vida útil del galvanizado + vida útil de la pintura. La vida útil es de 1,5 a 2 veces mayor que esa suma.

Ej: Pintura = 10 añosGalvanizado = 40 añosSistema Dúplex = 75 años (1,5 veces)

Ideal para ambientes con pH inferior a 5.

Cuando el acero galvanizado sufre alguna fisura, el zinc sufre oxidación preferencialmente y el producto de esta oxidación precipita sobre la falla protegiendo la región - protección catódica.

..


Sistema Dúplex

Normalización del sistema Dúplex

UNE-EM ISO 12945-5: Pinturas y Barnices. Protección de estructuras de

acero frente a la corrosión mediante sistemas de Pintura protectores.

ABNT NBR 9209 – Preparação de superfícies para pintura Processo de

fosfatização – Procedimento (para aços carbono e aços galvanizados);

ABNT NBR 10253 – Preparo de superfície de aço carbono zincado para

aplicação de sistemas de pintura – Procedimento.

ABNT NBR 11297 – Execução de sistema de pintura para estruturas e

equipamentos de aço carbono zincado – Procedimento


Aplicaciones y Tendencias de la


http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=gyT1DWO1JVExzM&tbnid=2EgZKw6brFlioM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.gazetadopovo.com.br/cadernog/conteudo.phtml?id=1349003Thursday, February 28, 2013 17:18:43it=Rio-ganha-o-ambicioso-Museu-de-Arte&tit=Rio-ganha-o-ambicioso-Museu-de-Arte&ei=dTCHU8PKHYqlsQSwiYGYBg&bvm=bv.67720277,d.b2k&psig=AFQjCNF7MsPUiqVQj9m1joE1oS79r5x7og&ust=1401455016173475

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=gyT1DWO1JVExzM&tbnid=2EgZKw6brFlioM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.gazetadopovo.com.br/cadernog/conteudo.phtml?id=1349003Thursday, February 28, 2013 17:18:43it=Rio-ganha-o-ambicioso-Museu-de-Arte&tit=Rio-ganha-o-ambicioso-Museu-de-Arte&ei=dTCHU8PKHYqlsQSwiYGYBg&bvm=bv.67720277,d.b2k&psig=AFQjCNF7MsPUiqVQj9m1joE1oS79r5x7og&ust=1401455016173475


Principales Aplicaciones

La galvanización confiere protección contra la corrosión, siendo utilizada por motivos de seguridad y también por motivos estéticos. Las aplicaciones más conocidas de la galvanización son:

Señalización vial

Torres de transmisión

Estructuras metálicas en puentes

Fachadas de edificios y coberturas metálicas

Perfiles de acero para la industria automovilística

Perfiles de acero para línea blanca

Varillas Galvanizadas

Defensas metálicas



Mobiliario Urbano Puentes Peatonales



Metro Light Steel Frame



Gimnasios al aire libre (Sistema Dúplex)

Sin galvanizar: Necesidad de mantenimientos constantes, en especial en parques de la costa.

Galvanizado/Dúplex: Parques galvanizados y pintados tienen mayor durabilidad y no necesitan de mantenimientos constantes.



Señalización vial y urbana (Sistema Dúplex)



Torres de transmisión y Estadios (Sistema Dúplex)


Nuevas AplicacionesDiseño

Detalles de una fachadaElmpark Green Urban Quarter

Fachada de acero galvanizado y vidrioRMIT University, Melbourne

Cobertura Interna de una piscinaHengrove Park Leisure Centre, Bristol

Cobertura y Light Steel FrameThe Houl


Nuevas Aplicaciones

Bodegas – Fisherman’s Wharf. Pontevedra, España


Nuevas Aplicaciones

Hagibor Casa de Asistencia Social. Praga, República Checa


Nuevas Aplicaciones

Escuela Werner von Siemens. Bochum, Alemana


Nuevas Aplicaciones

Proyecto Eden. Reino Unido


Nuevas Aplicaciones

Destilería Roseisle (RIM Fabrication). Escocia


Nuevas Aplicaciones

Gulfstream Park, Establos. Hallandale, Florida USA.


¿Por qué proteger la varilla de refuerzo?

Umkomaas Bridge Umkomaas Bridge

3 May 20043 May 2004



Armaduras corroídas en estructuras urbanas



El acero es protegido contra la corrosión antes de ser sumergido en el concreto.

Proporciona mayor tolerancia a la naturaleza variable del concreto.

Retarda el inicio de la corrosión del acero reduciendo los riesgos de fisuras,

manchas de corrosión y desagregación del concreto.

Reduce la frecuencia y la magnitud de las reparaciones del concreto.

Aumenta la vida útil de la estructura.

Proporciona seguridad y sustentabilidad a la obra.

Su aplicación está estandarizada de acuerdo con normas internacionales (ASTM

A767, ISO 14657) que aseguran la calidad y las características de aplicación.


¿Por qué proteger la varilla de

refuerzo?

Sem

proteção

Galvanizado

Las varillas de refuerzo de acero galvanizadoproporcionan mayor vida útil a la estructura debido aun proceso corrosivo diferente del acero sinprotección.

A – Período en lo cual el concreto es expuesto a losagentes agresivos (CO2, cloruros y otros).

B – Período de oxidación destructiva del acero sinrecubrimiento (lineal) hasta el límite aceptable dedeterioro del concreto.

C – Período de iniciación de la oxidación del zinc. Extensiónde la durabilidad debido a mayor tolerancia de los ionescloruros y del pH.

D – Período de protección mientras se disuelve una pequeñaparte de la capa de zinc puro en la superficie del acero.

E – Período de protección adicional mientras se disuelven lascapas de aleación Zn+Fe del recubrimiento.

F – Ataque del acero expuesto idéntico al B.



Mecanismo de deterioro del concreto armado

ACERO

PRODUCTOS DE LA CORROSIÓN

CONCRETO MENOS ALCALINO

CONCRETO MÁS ALCALINO

LOS PRODUCTOS DE LA CORROSIÓN POR SER MÁS VOLUMINOSOS QUE EL ACERO BASE SE EXPANDEN GENERANDO GRIETAS Y DESPRENDIMIENTO DEL CONCRETO EN EL CONTORNO DE LA VARILLA

ATMÓSFERA

CONCRETO LA TASA DE PENETRACCIÓN DE LAS SUBSTANCIAS DEPENDE DE LA PERMEABILIDAD DEL CONCRETO

Cl2 Cl2SO2

CO2

H2

O

H2

OH2

OCO2

CO2

H2

O

H2

S

Carbonatación del concreto: CO2

Elementos corrosivos: agua, aire, cloruros

Difusos atraes del concreto atingen la armadura de acero



Etapas de corrosión en un viaducto urbano

1 2 3

4


Varilla de refuerzo galvanizada

• Análisis realizadas en el laboratorio “Falcão Bauer” (Brasil)

en Agosto/13, acompañado por la consultoría “Techconsult”.

Uniformidad

Espesor Zn

Adherencia

Salt Spray


Varilla de refuerzo galvanizada

ADHERENCIA ACERO-ZINC

ParámetroDeterminado

UnidadEspecificado (mínimo)

Diámetro 10mm galvanizado

Diámetro 25mm galvanizado

Limite de Elasticidad MPa 500 627 566

Limite de resistencia Mpa 540 763 683

Relación LR/LE - 1,08 1,21 1,21

Alargamiento pos ruptura % 8 13,6 16,4

• La varilla galvanizada ha presentado todos los resultados dentro de la norma cuanto à adherencia da capa de zinc con el acero después del doblamiento de las varillas, es decir, las varillas pueden ser manoseadas o dobladas en el local de la obra, sin perdida de la adherencia Zinc - Acero.

• En todos los análisis de doblamiento y tracción no fue observada ninguna grieta en la capa de zinc adherida al acero. Estos análisis estresan bastante el acero y una vez más se evidencia que existe una buena adherencia entre el zinc y el acero.

Resultados obtenidos


Varilla de refuerzo galvanizadaResultados obtenidos

ESPESOR DEL REVESTIMIENTO

UNIFORMIDAD DEL REVESTIMIENTO

ParámetroDeterminado

UnidadDiámetro 10mm Espesor medio del galvanizado

Diámetro 10mm galvanizadoDesvío padrón medio

Diámetro 25mm Espesor medio del galvanizado

Diámetro 25mm galvanizadoDesvío padrón medio

Espesor del revestimiento de zinc

µm 319,0 45,64 254,8 36,57

Antes del análisis

Después de 06 ciclos de inmersión en

solución de cobre, no presentó depósito de

cobre adherente y brillante

REVESTIMENTO ES UNIFORME



SALT SPRAY 28 días

Varilla ComúnIntensa corrosión roja

Varilla GalvanizadaAusencia de corrosión roja

y la existencia de corrosión blanca



SALT SPRAY 28 días

• Se observa nítidamente mayor perdida de masa en las varillas comunes.

• En la varilla de diámetro de 10 mm, la perdida de masa del galvanizado fue de 1g, mientras la perdida de la varilla común fue de más de 4,5g.

• Para la varilla de diámetro de 25mm, la perdida de masa de la varilla galvanizada fue de 2,5g, mientras la perdida de masa para la varilla común fue de más de 13g.

• La tasa de corrosión del zinc fue de 4 a 5 veces menor que la tasa de corrosión del acero.


Ejemplos de aplicaciones de la

varilla de refuerzo galvanizada

Boca Chica, Florida Keys

– Inspección - 1975

• Zinc – 130 micrones

• Cloruros - 1.17 kg/m3



• Cloruros – 1.21 kg/m3




Niveles de cloruros en todas las inspecciones por encima del limite (3.2x)




Tioga, Pennsylvania



• Cloruros - 0.35 kg/m3


• Zinc –224 micrones





Niveles de cloruros en las inspecciones de 1991 y 2001 por encima del limite (2.2x)




Curtis Road

– Construcción: 1976

– Inspección: 2002

– Zinc – 152 µm

– Cloruros – 4,1 kg/m³

Spring Street, Vermont

– Construcción: 1971

– Inspección: 2002

– Zinc – 191 µm

– Cloruros – 4,1 kg/m³




Caso – Mantenimiento del Puente Route 66 , Kittanning PA

- Contenido de cloruro en la superficie de la varilla: 3.0 kg/m3 – 5x el límite de la varilla sinrecubrimiento.

- Espesor medio de la capa de zinc: 247-270 micrones

- No hubo necesidad de renovación del pavimento, y la nueva barrera fue llenada con concretoalrededor de la estructura con varilla galvanizada ya existente.




Experiencia en Bermudas: 60 años de éxitos!

- Puente Longbird – Inspección después de 42 años.

- Niveles de cloruros 1 e 4 kg/m3- Espesor de la capa de zinc muy por encima de los valores de la nueva especificación para recubrimientos galvanizados.

Puente New Watford, Bermudas Muelle en las Bermudas,

Yacht Club

Muelle General, Bermudas Central de Energía de Tynes Bay


Algunas aplicaciones en Ecuador

•Agroindustria

Silos de almacenamiento de granos Estructura para Invernaderos


•Transmisión eléctrica y telecomunicaciones

Torre de transmisión - Napo

Torres telecomunicaciones – San Jacinto

Manabí


•Construcción e Ingeniería Civil

Aulas móviles - Manabí - Portoviejo

Estación Metrovía- Guayas, Guayaquil

Outlet- Guayas, Durán


•Materias Primas y productos terminados

Placas varios usos

Alambre

Tubería

Bandejas portacables


Perfiles

Elementos de fijación Cubiertas

Mallas


INFRAESTRUCTURA PÚBLICA


Placa Túnel- Tungurahua, Ambato


Túnel, Hidrotoapi


PUENTES

PUENTE SOBRE

RIO BLANCO

ECUADOR


Puente Metálico, Chimborazo, Riobamba


Puente Isla Santay,

Guayas


GRACIAS!

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