Tesis Erosion

8/19/2019 Tesis Erosion

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERIADIVISIÓN DE POSTGRADO

PROGRAMA DE POSTGRADO EN CORROSIÓN

EVALUACIÓN DE RECUBRIMIENTOS EXPUESTOS A AMBIENTESMARINOS Y COSTERO MARINOS

Trabajo Especial Ecosevaluacionversidad del Zuliapara optar al Grado Académico de

MAGISTER SCIENTIARUM EN CORROSIÓN

Autor: Natalie María Romero EchetoTutor: Alvaro Rincón Paz.

Maracaibo, septiembre de 2004


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APROBACIÓN

Este jurado aprueba el trabajo de grado titulado EVALUACIÓN DE RECUBRIMIENTOSEXPUESTOS A AMBIENTES MARINOS Y COSTERO MARINOS que Nathalie MaríaRomero Echeto C.I 12.305.023, presenta ante el Consejo Técnico de la División dePostgrado 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 Universidaddel Zulia, como requisito para optar al Grado Académico de

MAGÍSTER SCIENTIARUM EN CORROSIÓN

____________________Coordinador del Jurado

Alvaro Rincón PazC.I 4.534.444

____________________ ________________________Oladis de Rincón Miguel SánchezC.I 2.738.285 C.I 3.862.690

____________________Director de la División de Posgrado de Ingeniería

Carlos Rincón

Maracaibo, Septiembre de 2004


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Romero Echeto, Nathalie María. Evaluación de Recubrimientos Expuestos a Ambientes Marinos y Costero –Marinos. Trabajo Especial de Grado. Universidad delZulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo febrero de 2004. TutorProf. Alvaro Rincón Paz.

RESUMEN

En el país la mayor parte de las estructuras galvanizadas expuestas a ambientesmarinos están mostrando signos evidentes de deterioro, en poco tiempo deconstrucción, especialmente aquellas expuestas a ambientes erosivos. Por esto se viola necesidad de evaluar la forma de lograr su rehabilitación, siendo la mejor manera eluso de revestimientos. A tal efecto se utilizaron los resultados obtenidos en PATINAluego de 42 meses de exposición en atmósferas agresivas. Estos resultadosdemostraron que el acero galvanizado no debe utilizarse desnudo en estas atmósferas,por lo cual se requiere recubrirlo con sistemas de alto desempeño como lo son los

epóxicos, en especial aquellos con pigmentos a base oxido de micáceo y acabadopoliuretano. Para el caso del acero al carbono se requiere el uso del fondo rico en cincademás del esquema mencionado anteriormente. Además se evaluaron, no solamenterecubrimientos de diferentes empresas sino también la forma de preparar la superficie,ya que la efectividad de un recubrimiento depende de esto. En esta oportunidad seinstaló una nueva estación en el cruce del Lago de Maracaibo (atmósfera muyagresiva/velocidad de corrosión de 52,92 μm/año para galvanizado en la zona deincidencia de los vientos preferenciales/> C5 según ISO9223), donde se evaluaron losrecubrimiento utilizando piezas estructurales (perfiles con 36 meses de exposición).

Adicionalmente a estos recubrimientos, se utilizaron otros que actualmente secomercializan en el mercado nacional para aplicaciones como las mencionadas. De tal

manera que se evaluaron, por triplicado, 13 esquemas de recubrimiento de 6 diferentesempresas. Adicionalmente se efectuaron ensayos acelerados (Cámara PROHESION yla norma ISO11474). Luego de las distintas evaluaciones realizadas a los diferentesesquemas, se escogieron aquellos que presentaron el mejor comportamiento, tantodesde el punto de vista de aplicación en sitio como de efectividad en este ambiente tanagresivo de exposición.

Palabras Clave: Recubrimientos, PATINA, MICAT, Velocidad de Corrosión y Ensayos Acelerados.

E-mail del autor: [email protected]


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Romero Echeto, Nathalie María.” Evaluation of exponed coating to marineatmospheres”. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería.División de Postgrado. Maracaibo febrero de 2004. Tutor Prof. Alvaro Rincón Paz.

Abstract

In Venezuela the galvanic structures exposed to marine environment are showingevident signs damage, after a few time, it had been build, specially for those exposed toerosive environment for high wind velocities. For this reason, it was necessary toevaluate the way to rehabilitate this structures using coating. It results obtained after 42months of aggressive atmosphere exposition show the necessary use of highperformance coating system in such environment, as epoxy with micaceus oxidepigments and polyurethane topcoat. In case of steel, is required to use a zinc rich primer,besides the system previously mentioned. It was not only evaluated coating of differentcompanies. But also, the way of surface preparation, because the coating systemeffectiveness depend on that. In this case, it was created a new station in the middle of

Maracaibo Lake (very aggressive atmosphere with corrosion rate of 52.92 μm/year forgalvanized steel in the zone of preferential wind / C5 according to ISO9223), where thecoatings were evaluated using structural pieces (angles with 36 months of exposition).In addition those coatings were used others presents in the national market formentioned application. There were evaluated for triplicate 13 coating coming from 6different companies. In addition, accelerated tests was carryout in the laboratory(climatic simulation/PROHESION) and in a station located in the Center of CorrosionStudy, using the standard ISO11474.After different evaluations, were selected thoseshowing the best performance, from the point of view of easy application in situ, with anaggressive environment.

Key Words: Coating, PATINA, MICAT, Corrotion rate, Accelerated Tests. Author’s e-mail: [email protected]


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DEDICATORIA

A Dios por ser mi guía y mi sosiego en los momentos más difíciles de mi vida.

A mi abuelita Mercedes quien en desde pequeña me enseño que las mujeres podemos

lograr muchas cosas y que no existen barreras que no los impidan.

A mi Madre María Teresa, por estar siempre a mi lado para darme su apoyo ante los

embates de la vida.

A mi hijo David Jesús Esber Romero quien a cambiado mi modo de ver la vida.

A mi esposo Nasif por su amor, paciencia y apoyo durante toda la maestría.

A mi querida amiga Valentina, quien a sido más que una amiga una hermana.

A primera jefa Ana Cecilia, quien fue la primera en creer en mí y darme la oportunidad

de trabajar como ingeniero dentro de la industria.

A los Profesores. Oladis, Miguel, Álvaro y Matilde por estar siempre apoyándome, sin

ustedes no sería lo que soy como profesional.

A Morita nuestra madre del Centro.

Nathalie Romero de Esber


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AGRADECIMIENTO

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 Prof. Oladis por qui-en es mi mentora y mi guía a seguir.

Al Prof, Miguel por ser más que un profesor para mí, ya que ha sido como un padre,

que no solo me ha brindado cariño, sino además una guía imponente en los momentos

cruciales de mi tesis.

Al Prof. Álvaro quien siempre se ha preocupado por mi desarrollo dentro de launiversidad.

A la Prof. Matilde por su apoyo y ayuda para lograr culminar mi tesis a tiempo.

A mi querida amiga Valentina quien no solo ha sido una excelente compañera de

trabajo, sino una hermana.

A Leonardo y Norgen quien si su ayuda incondicional y experiencia este trabajo no se

hubiese podido realizar.

A Morita por su ayuda y consejo siempre certero en los momentos más difíciles.

A mis compañeros de laboratorio Lesdybeth, Orlando, Mirla, Karol, Julio y Lisset por su

apoyo y aliento durantes las horas más cruciales de mi trabajo

Nathalie Romero de Esber


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TABLA DE CONTENIDO

PáginaRESÚMEN 3

ABSTRACT 4

DEDICATORIA 5

AGRADECIMIENTO 6

TABLA DE CONTENIDO 7

LISTA DE TABLAS 13

LISTA DE FIGURAS 18

INTRODUCCIÓN 25

CAPITULO 29

I FUNDAMENTOS TEORICO 31

1.-CORROSIÓN ATMOSFÉRICA. 31

1.1.- Definición 31

1.2.- Importancia de la Corrosión Atmosférica. 31

1.3.- Mecanismos de Corrosión y Variables Principales. 34

1.3.1.-La Humedad Relativa. 34

1.3.2.-La Lluvia. 34

1.3.3.-Las Condensaciones. 351.3.4.-Vientos. 35

1.3.5.-Compuestos Sulfurados. 35

1.3.5.1.-Sulfato. 36

1.3.5.2.-Anhídrido Sulfuroso SO2 (Dióxido de

azufre).

36

1.3.6.-Cloruro. 36

1.3.7.-El Polvo. 37

1.4.- Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos

Metales.

38

1.4.1-Corrosión del Aluminio. 38

1.4.2.- Corrosión del Cobre. 41

1.4.3.- Corrosión del Cinc. 41


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1.4.4.- Corrosión del Acero. 42

2.-Métodos de Control de la Corrosión Atmosférica. 43

2.1.-Recubrimientos Metálicos. 44

2.1.1.- Electrodeposición. 45

2.1.2.- Recubrimientos obtenidos por Inmersión deBaño de Metal Fundido.

45

2.1.2.1.-Galvanizado. 46

2.1.2.2.-Aluminizado en Caliente. 53

2.1.2.3.- Al-Zn 53

2.1.2.4.- Termorociado. 53

2.2.-Recubrimientos No Metálicos. 54

2.2.1.-Componentes de los Recubrimientos. 55

2.2.2.-Mecanismo de Curado de los Recubrimientos. 56

2.2.3.-Preparación de Superficie. 56

2.2.4.-Sistema de Recubrimiento. 58

2.2.5.-Compatibilidad entre Recubrimientos. 60

2.2.6.- Selección del Sistema de Recubrimiento. 62

2.2.7.-Clasificación de los recubrimientos no

metálicos.

63

2.2.8.-Métodos y Condiciones de Aplicación deRecubrimientos.

65

2.2.9.- Mecanismos de Protección. 69

2.2.10.- Principales Falla en Sistemas de

Recubrimiento.

70

2.2.11.- Normas ISO y ASTM para Clasificar las

Principales Falla en sistemas de Recubrimiento no Metálicos.

72

2.2.12.-Consumo Mundial en Recubrimientos. 74

3.- Caracterización de Productos de Corrosión. 76

II METODOLOGÍA 79

1.- Proyecto PATINA. 79

1.1.- Estaciones Atmosféricas de Estudio. 79

1.2.- Banco de Ensayos para la Exposición de las 79


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Probetas.

1.3.- Probetas de Ensayo. 80

1.4.- Esquemas de recubrimiento a Evaluar. 81

1.4.1-GRUPO 1: Recubrimientos Convencionales

sobre el Acero al Carbono y Acero Galvanizado.

81

1.4.2.-GRUPO 2: Nuevas Tecnologías de

Recubrimientos sobre el Acero al Carbono y Acero

Galvanizado.

83

1.4.3.-GRUPO 3. Recubrimiento Base Cinc. 85

1.4.4-GRUPO 4: Recubrimientos Base Aluminio para

Acero al Carbono.

87

1.4.5-GRUPO 5: Recubrimientos no metálicos sobre

aluminio, Lacados y Anodinados.

89

1.4.6.- GRUPO 6: Esquemas de Recubrimiento para

Banda en Continuo (Coil Coating) para Acero al Carbono,

Acero galvanizado y Recubrimiento Galvalume.

91

1.5.- Evaluación de Agentes Meteoroquímicos. 93

1.6.- Evaluación de las Probetas de Ensayo. 93

1.6.1.- Inspección Visual de la Superficie de las

Probetas.

93

2.- Proyecto Cruce del Lago de Maracaibo. 94

2.1.-Determinación de la Velocidad de Corrosión del Acero

al Carbono Desnudo y Galvanizado.

94

2.1.1.- Bancos de Ensayos y Probetas. 94

2.2.- Evaluación de Probetas Galvanizadas y de Acero. 95

2.2.1.- Inspección Visual. 95

2.2.2.- Morfología de los Productos de Corrosión. 95

2.2.3.- Medición de Espesores y Velocidad de Corrosión. 96

2.3-Utilización de la Red Neuronal Artificial (ANN). 99

2.4-Probetas de Acero. 99

2.5.- Selección de Recubrimientos a Evaluar sobre

Galvanizado Envejecido, Galvanizado Nuevo y Acero al

100


10/220

Carbono en El Cruce del Lago de Maracaibo, La Voz de

Venezuela y Cámara PROHESIÓN según Resultados

Obtenidos en PATINA.

2.5.1.-Selección de Sistemas para la Preparación de

Superficie de Galvanizado Envejecido.

100

2.5.2- Herramientas Manuales y Mecánicas. 100

2.5.3.- Evaluación del Chorreado con Agua 101

2.6.-Preparación de Superficie y Aplicación de

Recubrimientos en Perfiles envejecidos, Perfiles de Acero y

Perfiles Galvanizados.

103

2.6.1.-Preparación de la Superficie para Perfiles

envejecidos.

104

2.6.2.-Mediciones de Condiciones Ambientales. 105

2.6.3.-Mediciones de Perfil de Anclaje 105

2.6.4.-Preparación de Recubrimientos. 106

2.6.5.-Aplicación de Recubrimientos. 107

2.6.6.-Mediciones de Espesor de Película Húmeda. 109

2.6.7.-Mediciones de Espesor de Película Seca. 109

2.6.8.-Inspección Visual de los Recubrimientos. 110

2.6.9.-Pruebas de Adherencia. 1102.6.10.-Colocación de las Probetas en las Estaciones. 111

III RESULTADOS Y DISCUSIÓN 116

1.- Proyecto PATINA. 116

1.1.-Inspección Visual de Probetas Expuestas en El

Tablazo y La Voz de Venezuela por Periodo de 42 Meses

(Proyecto PATINA).

116

1.1.1.- Estación El Tablazo. 116

1.1.1.1.-Grupo I Recubrimientos Convencionales

sobre el Acero al Carbono y Acero Galvanizado.

116

1.1.1.2.- Grupo 2 Nuevas tecnologías sobre el

acero al carbono y acero galvanizado.

122

1.1.1.2.1.- Esquemas de recubrimiento en base 122


11/220

acuosa, aplicadas sobre acero al carbono: comprende los

esquemas 1 al 8.

1.1.1.2.2.- Esquemas de recubrimiento en polvo

aplicados sobre acero al carbono; comprenden los esquemas

del 9 al 15.

125

1.1.1.2.3.- Esquemas de recubrimiento en polvo

aplicados sobre acero galvanizado; comprenden los

esquemas del 16 al 19.

127

1.1.1.2.4.-Esquemas de recubrimiento con alto

contenido de sólidos; comprende los esquemas 20 al 22.

128

1.1.1.2.5.-Grado de Pulverización para los

esquemas del Grupo 2

130

1.1.1.2.6. Progreso de la longitud del daño en la

incisión para los esquemas del Grupo 2.

131

1.1.1.3- Selección de los Mejores Recubrimientos. 132

1.1.2.- La Voz. 132

1.1.2.1- Grupo 3. Recubrimiento Base Cinc.

1.1.2.2.- Grupo 4. Recubrimientos Base Aluminio.

132

136

1.1.2.3.- Grupo 5. Recubrimientos sobre Aluminio. 140

1.1.2.4.- Grupo 6. Esquemas de Recubrimientos deBanda Contínua: Coil Coating.

142

1.1.2.5.-Selección de los Mejores Recubrimientos 146

2.- Caso Especial de Estaciones en Torre Ubicada en el

Cruce del Lago de Maracaibo.

147

2.1.- Evaluación del Galvanizado. 147

2.1.1.- Galvanizado Nuevo. 147

2.1.2.- Galvanizado Envejecido por Periodo de 36 y 22

meses.

147

2.1.2.1.- Inspección Visual. 147

2.2. -Evaluación del Acero al Carbono Envejecido por

Periodo de 22 meses.

155

2.2.1.- Inspección Visual y Morfología de los 155


12/220

Productos de Corrosión del Acero.

2.2.2.- Morfología del Ataque sobre la Superficie del

Acero

155

2.2.3.- Aplicación de la Red Neuronal y Comparación

con los Resultados Obtenidos en Campo.

156

2.2.4.- Velocidad de Corrosión del Acero en Campo 158

2.3.- Selección de Recubrimientos a Evaluar sobre

galvanizado Envejecido, Galvanizado Nuevo y Acero al

Carbono en El Cruce del Lago de Maracaibo, La Voz de

Venezuela y Cámara PROHESIÓN según Resultados

Obtenidos en PATINA.

159

2.4.-Preparación de la Superficie del Galvanizado

Envejecido.

159

2.4.1.- Inspección Visual. 159

2.4.2.-Morfología de Productos de Corrosión

Residuales.

160

2.4.3.- Medición de Espesores de Galvanizado

Residual.

162

2.5.- Aplicación de Recubrimientos en Galvanizado

Envejecido, Galvanizado Nuevo y Acero al Carbono

164

2.5.1.- Inspección de la Superficie. 164

2.5.2.- Condiciones Ambientales. 165

2.5.3.- Perfil de Anclaje. 165

2.5.4.- Preparación de los Recubrimientos. 166

2.5.5.-Espesor de Película Húmeda. 167

2.5.6.-Espesor de Película Seca. 167

2.5.7.-Inspección Visual de los Recubrimientos. 172

2.5.8.-Pruebas de Adherencia. 176

2.6.-Selección de los Recubrimientos con un Mejor

Desempeño en las Pruebas Preliminares.

182

2.7.-Evaluación de Recubrimientos. 182

2.7.1.-Exposición en Campo. 182


13/220

2.7.2.-Ensayos Acelerados. 193

2.8.-Resultados preliminares de la Evaluación de los

Esquemas de Recubrimiento.

193

IV CONCLUSIONES 216

BIBLIOGRAFIA 216


14/220

LISTA DE TABLAS

N° Página1 Protección por años según espesor de zinc y tipo de atmósfera 47

2 Mínima preparación de superficie para la aplicación de

recubrimientos.

58

3 Normas de preparación. 58

4 Compatibilidad entre recubrimientos más comúnmente utilizadas. 61

5 Cuadro típico de aplicación para la mayoría de recubrimientos

epóxicas.

68

6 Cuadro típico de aplicación para recubrimientos tipo poliuretano 68

7 Tipos de fallas más comunes en Recubrimientos, Causas y

Soluciones.

72

8 Coordenadas Geográficas de las estaciones de ensayo. 79

9 Características de los esquemas de recubrimiento del Grupo1. 82

10a Características de los esquemas de recubrimiento sobre acero al

carbono del Grupo 2 (base acuosa).

84

10b Características de los esquemas de recubrimiento en acero al

carbono del Grupo 2 (recubrimiento en polvo).

84

10c Características de los esquemas de recubrimiento en acero

galvanizado del Grupo 2 (recubrimientos en polvo).

84

10d Características de los esquemas de recubrimiento del Grupo 2

(alto contenido de sólidos).

85

11 Características de los recubrimientos metálicos del Grupo 3. 86

12 Identificación de los recubrimientos metálicos. 86


14 Identificación de los recubrimientos metálicos Grupo 4. 88


16 Característica de los sistemas de recubrimiento del Grupo 6 92

17 Codificación de las muestras según su ubicación en la estación

del Cruce del Lago

94

18 Codificación de las muestras según su ubicación en la estación

del Cruce del Lago.

96


15/220

19 Ubicación de la muestra en la probeta. 97

20 Presiones Aplicadas en las pruebas de chorro de agua. 102

21 Condiciones ambientales al momento de la aplicación de los

sistemas de recubrimientos.

105

22 Sistemas de recubrimientos a aplicar. 10723 Sistemas de recubrimiento aplicado sobre . 108

24 Sistemas de recubrimiento aplicado sobre perfiles galvanizados

nuevos.

108

25 Sistemas de recubrimiento aplicado sobre perfiles acero. 108

26 Normas para Inspección Visual de Esquemas de Recubrimiento. 115

27 Resultado del desempeño en la placa de los distintos esquemas

de recubrimiento

116

28 Resultado del Desempeño en la incisión de los distintos

esquemas de recubrimientos.

117

29 Esquema de recubrimientos a base acuosa a los 42 meses de

exposición.

123

30 Esquemas de recubrimiento en polvo, a los 42 meses de

exposición.

126

31 Esquemas de recubrimiento en polvo, a los 42 meses de

exposición.

128

32 Esquemas de recubrimientos de alto peso molecular, a los 42

meses de exposición.

129

33 Inspección visual de recubrimientos metálicos base Cinc a los

42 meses de exposición.

133

34 Inspección visual de los recubrimientos base aluminio a los 42

meses de exposición.

137

35 Esquema de recubrimientos banda contínua: Coil Coating sobre

el recubrimiento galvalume a los 42 meses de exposición.

143

36 Esquema de recubrimientos banda contínua: Coil Coating sobre

galvanizado los 42 meses de exposición.

143

37 Mediciones de Espesores de Galvanizado y de Velocidad de

corrosión. Espesor inicial de las probetas 3 mils (76,6 μm)

154


16/220

38 Valores promedios de agentes meteorológicos y meteroquímicos

presentes en El Cruce del Lago de Maracaibo a 44 y 117 m.

156

39 Valores obtenidos de las distintas piezas de estudio. 158

40 Inspección de perfiles envejecidos 165

41 Condiciones ambientales al momento de la aplicación de lossistemas de recubrimientos sobre los perfiles envejecidos.

165

42 Mediciones de Perfil de Anclaje. 166

43 Espesores promedio de película seca del fondo en perfiles

envejecidos.

168

44 Espesores promedio de película seca de cada sistema en

perfiles envejecidos.

169

45 Espesores promedio de película seca de los fondos en perfiles

galvanizados.

170

46 Espesores promedio de película seca para el acabado en

perfiles galvanizados.

171

47 Espesores promedio de película seca de los fondos en perfiles

de acero.

171

48 Espesores promedio de película seca de los acabados en

perfiles de acero.

172

49 Inspección de los fondos luego del curado en perfilesenvejecidos.

173

50 Inspección de los fondos luego del curado en perfiles

envejecidos.

173

51 Inspección de los fondos luego del curado en perfiles

galvanizados.

174

52 Inspección del acabado en perfiles galvanizados. 175

53 Inspección de los fondos y acabado luego del curado en perfiles

de acero.

176

54 Valores promedio de adherencia de los esquemas de

recubrimiento en perfiles envejecidos, perfiles galvanizados y de

acero.

177

55 Inspección visual de perfiles envejecidos, perfiles galvanizados y 183


17/220

de acero luego de 30 días en exposición en el Cruce del lago de

Maracaibo.

56 Inspección visual de perfiles envejecidos, perfiles galvanizados y

de acero luego de 30 días en exposición en la Voz de

Venezuela.

184

57 Perfiles envejecidos. Inspección Visual luego de 7 ciclos en

cámara PROHESION.

194


cámara PROHESION.

195


cámara PROHESION.

196


cámara PROHESION.

197


de acero luego de 15 días de rociado salino intermitente en la

estación del CEC.

203


de acero luego de 30 días de rociado salino intermitente en la

estación del CEC.

205

63 Inspección visual de perfiles envejecidos, perfiles galvanizados yde acero luego de 50 días de rociado salino intermitente en la

estación del CEC.

207

64 Desempeño de los Esquemas de Recubrimiento 214


18/220

LISTA DE FIGURAS

N° Página

1 Programas internacionales cooperativos recientes sobre

corrosión atmosférica y países participantes.

33

2 Factores Atmosféricos con influencia en la durabilidad de los

materiales

36

3 Película de óxido formada en el Aluminio 39

4 Circunstancias teóricas de corrosión, de inmunidad y de

pasivado del aluminio a 25 ºC. Diagrama de Pourbaix.

40

5 Proceso de galvanizado en caliente. 47

6 Velocidades de corrosión del cinc en diferentes condicionesatmosféricas.

49

7 Esquema grafico mostrando las distintas capas de la unión

del acero y el recubrimiento.

50

8 Esquema de las capas que componen un recubrimiento. 60

9 Producción mundial de recubrimientos industriales en 1999,

por segmento de mercado.

74

10 Consumo mundial de resinas para recubrimientos en

tecnologías.

75

11 Producción mundial de resinas para recubrimientos en 1999. 76

12 Microscopio de Leeuwenhoek. 77

13 Microscopios del siglo XVIII. 77

14 Banco de ensayo de La Voz. 80

15 Banco de ensayo de El Tablazo 80

16 Flujograma de los sistemas de recubrimiento. 80

17 Esquema de las dimensiones de la incisión en las probetasCaracterísticas de las probetas.

81

18 Flujograma de identificación para el Grupo 1. 83


20 Flujograma de identificación para el Grupo 3 87

21 Esquema de las dimensiones de la incisión en las probetas 87


19/220

del Grupo 4.


23 Esquematización de la identificación de la probeta Grupo 5. 90


25 Banco de Ensayos ubicado en el cruce del Lago deMaracaibo.

97

26 Perfiles envejecidoss solares ubicados en el Cruce del Lago

de Maracaibo.

97

27 Lupa esteroscópica. 98

28 Descripción del las muestras tomadas en las probetas y su

nomenclatura: izquierda, cara expuesta; derecha, cara

resguardada.

98

29 Equipos utilizados para las mediciones de espesor del

galvanizado

98

30 Pernos de acero desmontados de los bancos de ensayos en

el Cruce del Lago de Maracaibo.

99

31 Perfil deteriorado desmontado de la estación del Cruce del

Lago de Maracaibo.

101

32 Perfiles envejecidos solares utilizados para las pruebas. 101

33 Perfil envejecido fijado al estribo. 10134 Equipo utilizado para las pruebas de chorreado por agua. 102

35 Aplicación de chorreado por agua sobre los perfiles

envejecidos.

102

36 Inspección de las probetas. 103

37 Evaluación de la superficie de los perfiles luego de las

pruebas con chorro por agua.

103

38 Equipo de chorreado de agua utilizado para las pruebas. 104

39 Aplicación del chorreado de agua a 18 000 lbs sobre los

perfiles envejecidos.

104

40 Inspección de perfiles envejecidos. 104

41 División de los soportes antes de la aplicación de los

recubrimientos.

104


20/220

42 Limpieza de las probetas según norma SSPC-SP1. 105

43 Preparación de superficie para probetas galvanizadas. 105

44 Medición del perfil de anclaje utilizando el método “replica

tape”.

106

45 Medidor de perfil de Anclaje (“Testex Thickness” ). 10646 Mezclado del catalizador y la resina de cada recubrimiento. 106

47 Disposición en las probetas de los esquemas de

recubrimientos.

108

48 Aplicación de recubrimientos sobre perfiles galvanizados. 109

49 Aplicación del acabado en los perfiles galvanizados. 109

50 Medición de espesores de película húmeda para el acabado

en perfiles envejecidos.

109

51 Mediciones de espesor de película húmeda en perfiles de

acero.

109

52 Mediciones de espesor de película seca en perfiles

envejecidoss.

110

53 Mediciones de espesor de película seca del fondo para

perfiles galvanizados.

110

54 Eliminación de pega residual con broca. 111

55 Prueba de adherencia. 11156 Ubicación de los perfiles a 80m. Realización de Incisión en

los perfiles.

111

57 Realización de Incisión en los perfiles. 111

58 Banco de la Voz de Venezuela donde se ubicaron los perfiles

y perfiles.

112

59 Banco de ensayo para pruebas aceleradas ubicado en las

instalaciones del CEC.

113

60 Cámara PROHESION para pruebas aceleradas. 113

61 Puesta en funcionamiento de la cámara PROHESION (ciclo

de neblina salina).

114

62 Esquema 6CM3 117

63 Esquema 10CM 42 meses de exposición. 119


21/220

64 Esquema 3G y B.- Esquema 4G. 121

65 Representación gráfica del grado de pulverización en varios

tiempos de exposición del Grupo 1.

124

66 Esquema 1 (Grupo 2): presenta corrosión filiforme en la

incisión con una longitud máxima de 150 mm.

124

67 Esquema 6 (Grupo 2). 124



70 Esquema 7 (Grupo 2) 125


72 Esquema 13 (Grupo 2) 127



75 Esquema 20 (Grupo 2 129


77 Esquema 22 ( Grupo 2). 130

78 Medidas de grado de tizamiento de los esquemas de

recubrimiento que conforman el Grupo 2.

131

79 Progreso de la longitud del daño en la incisión en los

esquemas de recubrimiento del Grupo 2.

132

80 Metalizado con cinc y sellador luego de 36 meses de

exposición

134

81 Galvanizado discontinuo: A) Sin incisión; B) Con incisión; a

los 42 meses de exposición.

135

82 Recubrimiento de Sendzimir. 136

83 Recubrimiento Galfán. 136

84 Aluminizado con 42 meses de exposición. 138

85 Metalizado con Al (42 meses de exposición). 138

86 Metalizado 85% Al – 15% Zn sin sellador 139

87 Galvalume. 139

88 Aluminio sin Anodizar expuesto en La Voz. 140

89 Aluminio sin Anodizar expuesto en El Tablazo. 140


22/220

90 Aluminio anodinado expuesto en La Voz (5µm). 141

91 Aluminio Anodinado expuesto en El Tablazo. (5µm) 141

92 Aluminio anodinado expuesto en La Voz (25μm). 141

93 Aluminio Anodizado expuesto en El Tablazo. (25µm) 141

94 Aluminio lacado del tipo B. 14295 Aluminio lacado del tipo C. 142

96 Esquema A1 (Grupo 6). 145






102 Esquema E1 (Grupo 6). 146




106 Metalografías de galvanizado nuevo. 147

107 Superficie de perfil envejecido ubicado en la estación del

Cruce del Lago de Maracaibo a 44 m. Izquierda, zona de

vientos preferenciales; Derecha, zona resguardada

148

108 Iniciación de grietas sobre la superficie de los perfiles

envejecidos galvanizados. (25X )

149

109 Grietas de mayores dimensiones con productos de corrosión

del acero (25X)

149

110 Exfoliación inicial del galvanizado (25X ) 149

111 Productos de corrosión del galvanizado, zona resguardada de

los vientos preferenciales. (25X)

150

112 Probeta expuesta al medio por período de 22 meses a 44

metros del nivel del Lago de Maracaibo.

151

113 Probetas expuestas a diferentes alturas probeta A) 44 m y

B) 117 m.

151

114 Área resguarda del medio ubicada a 44 m del nivel del 152


23/220

Lago de Maracaibo.

115 Placa 25-6 expuesta al153 medio por periodo de 22 meses.

(117 m)155

152

116 Placa 25-6 Cara resguardada del medio por periodo de 22

meses ( 117m).

153

117 Productos de corrosión del Acero a 44 y 117 m

respectivamente. (25X)

155

118 Superficie del acero al carbono después de decapado

expuesto a 44 m del nivel del Lago de Maracaibo.

156

119 Superficie del acero al carbono después de decapado

expuesto a 117 m del nivel del Lago de Maracaibo.

156

120 Programa corrosal con los valores promedio de

meteorológicos y meteoroquímicos.

157

121 Resultados de velocidad de corrosión del acero para la

estación del Cruce del Lago de Maracaibo.

157

122 Inspección de las probetas 160

123 Limpieza de la superficie con chorro de agua a 8000 y 10000

psi

160

124 Limpieza de la superficie con chorro de agua a 12000 y

14000 psi.

160

125 Limpieza de la superficie con chorro de agua a 16000 y

18000 psi.

160

126 Evaluación de la superficie de los perfiles luego de las

pruebas con chorro por agua.

161

127 Superficie del soporte con una preparación a 10 000 y 14000

psi a una magnificación de 20X

162

128 Superficie del soporte que se aplico una presión de 16 000 y

18000 psi a una magnificación de 20X.

162

129 Espesores de galvanizado a 8.000 psi. 162

130 Espesores de galvanizado a 10.000 psi 163




24/220



135 Espesores de película seca de los esquemas completos

(fondo+acabado).

172

136 Marcas de brocha pronunciadas en la superficie del fondo y elacabado. Esquema B1

174

137 Marcas de brocha y chorramiento en los borde. Esquemas B1

y D3

175

138 Chorramiento en los bordes. Esquemas G1 y F1 175

139 Chorreado en los bordes (esquema D3). 176

140 Marcas de brocha en la superficie del acabado y el fondo.

(Esquema B1)

176

141 Pruebas de Adherencia a perfiles envejecidos (PE), perfiles

Galvanizados (PG) y perfiles de acero (PAC).

178

142 Esquema E1(PE) 179

143 Esquema A2(PE) 179

144 Esquema E2 (PE) 179

145 Esquema D3(PE) 179

146 Esquema F1(PE) 180

147 Esquema B2(PE) 180148 Esquema A1(PE) 180

149 Esquema B1(PE) 180

150 Esquema B3(PG) 180

151 Esquema D3(PG) 180

152 Esquema B1(PG) 180

153 Esquema G1(PG) 180

154 Esquema F1(PG) 181

155 Esquema E2(PG) 181

156 Esquema A2(PG) 181

157 Esquema E1(PG) 181

158 Esquema D3(PAC) 181

159 Esquema G1(PAC) 181


25/220

160 Esquema D1( PAC) 181

161 Esquema E1(PAC) 182

162 Esquema D1(PAC) 182

163 Esquema A3(PAC) 182

164 Valores promedio de corrosión en la incisión para los distintosesquemas de recubrimiento expuestos en el Cruce del Lago

de Maracaibo.

185

165 Esquema A1 soporte 1 luego de 30 días de exposición. 186


167 Esquema F1 soporte 13 luego de 30 días de exposición. 186

168 Esquema E1 soporte 13 luego de 30 días de exposición. 186

169 Esquema G1 soporte 1 luego de 30 días de exposición. 186

170 Esquema B2 soporte 2 luego de 30 días de exposición. 186

171 Esquema B3 PG 1 luego de 30 días de exposición. 187

172 Esquema D3 PG 1 luego de 30 días de exposición. 187

173 Esquema E1 PG 7 luego de 30 días de exposición. 187



176 Esquema D3 PAC 7 luego de 30 días de exposición 188

177 Esquema A3 PAC 1 luego de 30 días de exposición 188178 Esquema G1 PAC 7 luego de 30 días de exposición 188

179 Esquema D1 PAC 1 luego de 30 días de exposición. 188

180 Esquema E1 PAC 1 luego de 30 días de exposición. 188

181 Esquema B1 PAC 1 luego de 30 días de exposición. 188

182 Valores promedio de corrosión en la incisión para los distintos

esquemas de recubrimiento expuestos en La Voz

189

183 Esquema F1 soporte 17 luego de 30 días de exposición 192



186 Esquema E1 soporte 17 luego de 30 días de exposición 192


188 Esquema D3 soporte 17 luego de 30 días de exposición. 192


26/220

189 Esquema E2 PG 9 luego de 30 días de exposición 193

190 Esquema F1 PG 9 luego de 30 días de exposición 193

191 Esquema E1 PG 9 luego de 30 días de exposición 193

192 Esquema E2 PAC 9 luego de 30 días de exposición 193

193 Esquema D3 PAC 8 luego de 30 días de exposición 193194 Esquema E1 PAC 9 luego de 30 días de exposición 193

195 Valores promedio de corrosión en la incisión para los distintos

esquemas de recubrimiento expuestos en la cámara

PROHESION.

198

196 Esquema E1 luego de 30ciclos en cámara PROHESION 199


198 Esquema F1 luego de 30ciclos en cámara PROHESION 199


200 Esquema E1 luego de 16 ciclos en cámara PROHESION 199


202 Incisión del esquema E1 a 20X luego de 30 ciclos en cámara

PROHESION.

200

203 Panel del esquema E1 a 20X luego de 30 ciclos en cámara

PROHESION.

200

204 Incisión del fondo F1 a 20X luego de 30 ciclos en cámaraPROHESION.

200

205 Incisión del esquema F1 a 20X luego de 30 ciclos en cámara

PROHESION.

200

206 G1 luego de 30 ciclos en cámara PROHESION 200

207 D3 luego de 30 ciclos en cámara PROHESION 200

208 E2 luego de 30 ciclos en cámara PROHESION 200

209 Incisión del esquema D3 a 20X luego de 30 ciclos en cámara

PROHESION.

201


PROHESION.

201

211 Incisión del esquema G1 a 20X luego de 30ciclos en cámara

PROHESION.

201


27/220

212 Incisión del fondo G1 a 20X luego de 30ciclos en cámara

PROHESION.

201

213 Esquema E2 luego de 45 ciclos en cámara PROHESION 202

214 Esquema B1 luego de 45 ciclos en cámara PROHESION 202

215 Esquema E1 luego de 45ciclos en cámara PROHESION 202216 Esquema F1 luego de 45 ciclos en cámara PROHESION 202


PROHESION.

202

218 Incisión del esquema B1 a 20X luego de 45 ciclos en cámara

PROHESION.

202


PROHESION.

202

220 Incisión del esquema F1 a 20X luego de 45 ciclos en cámara

PROHESION.

202

221 Valores promedio de Corrosión en la Incisión para los

distintos esquemas de recubrimiento sobre perfiles

envejecidos.

209

222 Esquema E2 PE28 luego de 50 días de prueba. 210

223 Esquema D3 PE20 luego de 50 días de prueba. 210

224 Incisión esquema E2 PE28 luego de 50 días de prueba a20X.

210

225 Incisión esquema D3 PE20 luego de 50 días de prueba a

20X.

210

226 Esquema A2 PE11 luego de 50 días de prueba. 210

227 Esquema A1 PE11 luego de 50 días de prueba. 210

228 Esquema F1 PE18 luego de 50 días de prueba. 211

229 Incisión del esquema A1 PE11 luego de 50 días de prueba. 211

230 Incisión del esquema A2 PE11 luego de 50 días de prueba. 211

231 Incisión del esquema F1 PE18 luego de 50 días de prueba. 211

232 Valores promedio de Corrosión en la Incisión para los

distintos esquemas de recubrimiento sobre perfiles

galvanizados.

212


28/220

233 Esquema A2 PG3 luego de 50 días de prueba. 212

234 Esquema B3 PG3 luego de 50 días de prueba. 212

235 Esquema D3 PG3 luego de 50 días de prueba. 212

236 Esquema E1 PG11 luego de 50 días de prueba. 212

237 Valores promedio de Corrosión en la Incisión para losdistintos esquemas de recubrimiento sobre perfiles de acero

(PCA).

213

238 Esquema D3 PAC luego de 50 días de prueba. 214

239 Esquema D3 PAC luego de 50 días de prueba. 214

240 Esquema A3 PAC luego de 50 días de prueba. 214

241 Esquema B1 PAC luego de 50 días de prueba. 214


29/220

INTRODUCCIÓN

A nivel mundial se han llevado a cabo numerosos estudios con la finalidad de

determinar la eficiencia de distintos esquemas de recubrimiento en diferentes sustratos,

que permitan establecer una guía a la hora de seleccionar los recubrimientos más

adecuados en diferentes condiciones climáticas. Esto dio origen al proyecto PATINA

(Protección Anticorrosiva de Materiales a la Atmósfera) perteneciente al subprograma

XV del CYTED (Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo),

el cual contó con la participación de 15 países de la región Iberoamericana, entre los

que se encuentra Venezuela. Para este estudió Venezuela aporta los resultados

obtenidos a través de dos estaciones de ensayo: El Tablazo (atmósfera marina y La

Voz (atmósfera especial, caracterizada por su elevada agresividad y fuerte abrasión

causada por los vientos).Dentro de los objetivos de esta investigación se tiene, establecer el

comportamiento a la atmósfera durante 42 meses de exposición de diversos tipos de

recubrimientos metálicos y no metálicos sobre acero al carbono y acero galvanizado.

Para esto se realizó una comparación de los resultados obtenidos mediante inspección

visual (normas ISO y ASTM) de los siguientes parámetros: Tizamiento, ampollamiento,

descascaramiento, corrosión filiforme, corrosión en la superficie de la placa y en la

incisión y hongosLuego de culminada la primera fase de la investigación, la segunda se origino

como consecuencia de que en el país la mayor parte de las estructuras galvanizadas

expuestas a ambientes marinos están mostrando signos evidentes de deterioro, luego

de poco tiempo de haber sido erigidas, especialmente aquellas expuestas a ambientes

erosivos. Debido a esto se plantea la posibilidad de rehabilitar muchas de estas

estructuras aplicando recubrimientos. A tal efecto se utilizaron los resultados obtenidos

en PATINA, evaluando no solamente el recubrimiento sino también la forma de preparar

la superficie. Para cumplir con los objetivos planteados en esta fase de la investigación

se instaló una nueva estación en el Cruce del Lago de Maracaibo (atmósfera marina

con fuertes vientos), donde se evaluaron la velocidad de corrosión del acero al carbono

y acero galvanizado mediante placas rectangulares (expuestas durante 22 meses) y

piezas estructurales (expuestas durante 36 meses) de las estructuras ubicadas en

dicha zona. Además, para la aplicación de los recubrimientos se utilizaron las mismas


30/220

piezas estructurales (perfiles envejecidos con 36 meses de exposición). Adicionalmente

a estos recubrimientos, se evaluaron otros que actualmente se comercializan en el

mercado nacional para aplicaciones como las mencionadas. De tal manera que se

evaluaron, por triplicado, 13 esquemas de recubrimiento provenientes de 6 diferentes

empresas. Adicionalmente se efectuaron ensayos acelerados en el laboratorio (Cámara

climática/PROHESION) y en una estación ubicada en el Centro de Estudios de

Corrosión, utilizando la norma ISO 11474.


31/220

CAPITULO IFUNDAMENTOS TEÓRICO

1. Corrosión Atmosférica

La corrosión atmosférica de los metales en la atmósfera es un problema que

tiene la misma antigüedad que el acero. Cuando la humanidad utilizó el primer objeto

de hierro empezó formalmente la corrosión, algo tan usual y cotidiano que lo damos

como un hecho. En realidad la corrosión atmosférica, especialmente la referente al

hierro, esta unida a la herrumbre, esta coloración otoñal que toma el acero expuesto a

la atmósfera, debido precisamente a la oxidación del metales contacto con el oxigeno

atmosférico (1).

Sin oxigeno y agua no seria posible la corrosión atmosférica, pero tampoco la

vida del hombre. Esto quiere decir que estamos ante un problema de una granenvergadura, no solo técnico y científico, sino económico y social.

1.1.- Definición

La corrosión atmosférica es un proceso electroquímico el cual esta constituido

igual que cualquier proceso electroquímico de corrosión por un ánodo, un cátodo, un

conductor eléctrico y un medio electrolítico, que trae como consecuencia, el deterioro

de diversos materiales por su continua exposición al medio ambiente, produciendo las

perdidas de las propiedades mecánicas y físicas para las cuales fue diseñado,

acortando un muchas ocasiones la vida útil esperada.

1.2. Importancia de la Corrosión Atmosférica

La acción de la atmósfera sobre los metales constituye uno de los mayores

problemas planteados por la corrosión(2), esto debido a que las la mayoría de los

equipos y construcciones metálicas se encuentran expuestos a la atmósfera entre los

que se encuentran automóviles, ferrocarriles, barcos, puentes, refinerías, centrales

eléctricas. Las pérdidas directas e indirectas son de magnitudes considerables, se ha


32/220

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.

Ante la magnitud de este problema, se puede comprender que cualquier ahorroque se logre por medio de un mejor entendimiento de los factores que influyen en la

corrosividad 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

conclusión de que podría ahorrarse cerca de un 25% de los costos de corrosión con un

mejor conocimiento de los fenómenos corrosivos y la apropiada aplicación de las

técnicas de protección de la corrosión actualmente asequibles.

Es un hecho bien comprobado, a través de la experiencia practica que se tiene

sobre el comportamiento de las estructuras reales y por los resultados de numerosos

ensayos, que la velocidad de corrosión de los metales en la atmósfera puede ser de

decenas e incluso centenas de veces mayor en uno lugares que en otros, lo que

justifica el interés de conocer las variables fundamentales que operan en la corrosión

atmosférica y origina esta dispersión de resultados, para esto actualmente existen

clasificación de las atmósferas según las condiciones atmosféricas de cada microclima

en particular.

Es preocupante como a medida que el desarrollo de la civilización va a pasosagigantados, la contaminación del ambiente progresa cada día más, y por ende la

cantidad de agentes que contribuyen al proceso de corrosión de los materiales.

A pesar de que el fenómeno de corrosión de los materiales a la atmósfera es un

tema que preocupa seriamente a nivel mundial y de que se han hecho un sin numero

de investigaciones, la verdad es que queda todavía numerosas interrogantes por

aclarar sobre los mecanismos, variables, y cinética. El motivo del retraso es que, a

diferencia de otros temas de la corrosión, este no es fácilmente tratable con las técnicas

de ciencia de los materiales y de la electroquímica. Por ejemplo uno de los más grandes

problemas con que se enfrentan los investigadores es la simulación de en el laboratorio

de las condiciones meteorológicas y atmosféricas que se dan en la practica.

Existe actualmente abundante información sobre la corrosión atmosférica en

ensayos de exposición al aire libre, realizados de forma independiente por distintos


33/220

investigadores en distintas partes del mundo, lo que ha permitido desarrollar cierto

número de principios básicos (3).

Figura 1. Programas internacionales cooperativos recientes sobre corrosión

atmosférica y países participantes.

En el último decenio se han llevado a cabo diversos estudios de manera

mancomunada en los que ha intervenido un elevado número de países. El programa

“ISOCORRAG” de la ISO/TC 156 WG4, con el fin de normalización DE los ensayos de

corrosión atmosférica, el programa “PIC” en el marco del CEPE (ONU), destinado al

conocimiento de los afectos de la corrosión atmosférica en los materiales, monumentos

históricos y culturales, y además el proyecto “Mapa Iberoamericano de Corrosividad

Atmosférica MICAT”. Se espera que todos estos programas suministren datos de

corrosión atmosféricos de mayor fiabilidad que los obtenidos en investigaciones

aisladas realizadas por investigadores trabajando en esta temática. En la siguiente

Figura 1 se exponen los países que intervienen en cada uno de los estudios.

Argentina Portugal

España

NoruegaFinlandia

SueciaAlemaniaCanádaChecoslovaquiaReino UnidoEE.UIURusia

MéxicoCosta Rica

Panamá

ColombiaVenezuelaEcuador

PerúChileCubaBrasil

Uruguay

Francia

Japón

Países Bajos

Italia


34/220

1.3.- Mecanismos de Corrosión y Variables Principales

Los factores de la corrosión atmosférica están ligados a las condiciones

climatológicas del lugar (humedad, lluvia, temperatura, horas de sol, etc.), y

contaminación atmosférica (SO2, NaCl, NOx, etc.). Todas estas influencias constituyen

lo que se denomina “Macroclimas” de zonas determinadas.

Para dar una mayor claridad de estos factores se analizaran separadamente:

1.3.1.-La Humedad Relativa

Es conocido que la velocidad de corrosión de los metales es mayor en las

atmósferas húmedas que en los climas secos. En realidad, la velocidad de corrosión

atmosférica esta ligada a la humedad relativa del aire y no a la pluviometría del lugar,

que es un elemento pero no el único, de la humedad relativa del aire.

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.

Varía en función de la humedad relativa del aire y de las horas de insolación. Existe un

valor de humedad crítica por debajo del cual ciertos metales no se corroen, al ser la

humedad insuficiente para crear una película de electrólito en la superficie del metal.

El valor de la humedad relativa critica depende del estado de la superficie delmetal; 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.

1.3.2.-La Lluvia

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 5,0 en agua de lluvia o en niebla, se adjudican generalmente a la

contaminación de la atmósfera con SOX (lluvia ácida) o con óxidos de nitrógeno (NOx).

Estos últimos son generados por vehículos de motor y por plantas generadoras de

energía eléctrica.


35/220

1.3.3.-Las Condensaciones

Las condensaciones se realizan por gotas sobre los metales expuestos al aire

libre: cinc, acero, aluminio, entre otros. Provocan, en general, una corrosión de aspecto

característico: las picaduras están mucho más dispersas y son de intensidad un poco

mayor. Tienen una profundidad mayor a igual espesor de película. Cuando las

velocidades de condensación son grandes, o cuando son prolongadas, las gotitas

formadas tienen tendencia a juntarse para formar una película continua en la superficie

del metal, bajo la cual la corrosión es más dispersa y superficial.

1.3.4.-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 quelos 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, aunado a una elevada carga de partículas puede ocasionar problemas graves

de erosión sobre algunos materiales.

1.3.5.-Compuestos Sulfurados

El azufre es bien abundante en la corteza terrestre. Se encuentra como: azufre

elemental, sulfuros minerales, sulfatos, H2S en el gas natural y como azufre orgánico en

aceites combustibles y carbón. Los compuestos sulfurados producto del estado de

oxidación del azufre como H2S, H3C-S-CH3 (dimetilsulfuro) y SO4= se encuentran en

cantidades significativas en la naturaleza.


36/220

1.3.5.1.-Sulfato

El sulfato (SO4=) es mucho más abundante en el agua de mar que en agua dulce,

aunque cabe señalar que los lagos ácidos y con una alta tasa de mineralización,

pueden contener altas concentraciones de sulfato. El sulfato presente en agua de lluvia

se deriva probablemente del azufre presente en el aire en forma de dióxido de azufre

(SO2), originado este último por emanaciones gaseosas de origen industrial y del sulfuro

de hidrógeno (H2S) de origen biogénico y de origen geológico. El H2S liberado a la

atmósfera es oxidado espontáneamente a SO2 por oxígeno atómico, oxígeno molecular

o por ozono. El SO2 puede disolverse en agua para formar ácido sulfuroso (H2SO3) o

continuar hasta trióxido de azufre (SO3). Este último una vez disuelto en agua se

convierte en ácido sulfúrico regresando a la superficie terrestre en forma de lluviaácida.

1.3.5.2.-Anhídrido Sulfuroso SO2 (Dióxido de azufre)

El contenido de SO2 de la atmósfera varía entre límites muy amplios: de 0,2 a 50

mg/m3 de aire según los lugares; de los medios de transporte, de los vientos

MacroclimaHumedad

TemperaturaContaminación

MicroclimaTiempo de Humectación

Temperatura de la superficieContaminación Atmosférica

RadiaciónSolar

Material

Figura 2. Factores Atmosféricos con influencia en la durabilidad de losmateriales


37/220

dominantes, entre otros.Las emisiones artificiales de SO2 se han incrementado en los

últimos decenios principales en el hemisferio norte, donde la contaminación representa

cerca del 90% del total de la emisión del SO2(3).

El dióxido de azufre es muy soluble en el agua, las películas delgadas de

humedad sobre el metal se saturan de SO2 muy rápidamente y se hacen muy ácidas:es común encontrar valores de pH de 3 a 4. El aluminio y sus aleaciones son mucho

menos sensibles a la acción de SO2 que el acero galvanizado y el cinc, incluso para

contenidos muy elevados: 1% y más, es decir, 28,5g. de SO2 por m3 de aire; una fuerte

contaminación de SO2 correspondería a 50 mg por m3 de aire, y depende

enormemente de la humedad relativa: al 66% la acción del SO2 es débil e

independiente de su concentración en el aire y tiene tendencia a decrecer con el

tiempo. Se necesita una fuerte humedad relativa, 98%, para que la acción del SO 2

dependiendo de su concentración, pueda crecer con el tiempo.

1.3.6.-Cloruro

Los iones cloruro presentes en la atmósfera se deben principalmente al aerosol

marino, aunque también se pueden originar en proceso de producción de gas cloro y

compuestos clorados en general. Los iones cloruro son precursores de ácido

clorhídrico, una vez depositados sobre la superficie metálica o combinados con los

productos de corrosión.

En zonas urbanas, las emanaciones de cloro pueden provenir, si los humos no

se lavan, de los incineradores de basuras domésticas, que contienen embalajes

plásticos cuya combustión desprende cloro que se transforma en cloruros. Los cloruros

aceleran la corrosión atmosférica de todos los metales ordinarios. La aceleración es

tanto más elevada cuando mayor sea la concentración de los iones cloruro y, sobre

todo, de la humedad relativa presente.

1.3.7.-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 crítico de la

humedad relativa, y si los elementos minerales que contienen son solubles y agresivos

para el aluminio, las películas de humedad constituyen entonces electrólitos agresivos.


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El polvo atmosférico tiene muchos orígenes: polvo de origen cósmico, polvo

originado por la erosión de los suelos y rocas, humos y hollines provenientes de la

combustión de carbones y fuel utilizados en la industria, producción de electricidad,

partículas de origen vegetal, en zonas rurales el polvo de origen mineral está

compuesto de carbonato de calcio y sulfato de calcio, en zona urbana e industrial elpolvo es consecuencia esencialmente de la combustión de gasolina y del carbón

industrial, la existencia de este en forma de partículas de carbón es muy peligrosa, ya

que se concentran en los puntos donde se posan los óxidos de azufre y en presencia

de un electrólito dichas partículas forman pilas galvánicas actuando de cátodo frente al

aluminio que actúa de ánodo, en zonas costeras el polvo contiene partículas de sal

arrastradas por el viento por encima del mar y finalmente en la proximidad de ciertas

fabricas de cemento, de abonos, siderurgia, entre otras; la naturaleza del polvo

dependerá del tipo de fabricación, y los depósitos pueden ser muy importantes si las

unidades de producción no están provistas de instalaciones de eliminación de polvo.

1.4.- Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos Metales.

1.4.1-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 (2).

El potencial de Aluminio en la mayoría de los medios acuosos a 25 oC es del

orden de –0,5 V con relación al electrodo de hidrógeno, mientras que el potencial

estándar es de –1,66 V. Esta diferencia tan importante entre los dos potenciales, se

debe a la presencia de la película de óxido (Al2O3) en la superficie del metal, que se

forma espontáneamente a partir de que el aluminio 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 formauna pantalla o barrera entre el metal y el medio, siendo la que controla los intercambios

entre ambos (4).

La formación de la película de alúmina sobre el aluminio se efectúa por la

emigración de los iones Al3+ del metal hacía la película para reaccionar con el oxígeno

del aire o del medio ambiente. El espesor de la película de alúmina varia entre 40 a 100


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A, según las condiciones de formación. Se compone de dos capas (Figura 3). La capa

barrera en contacto directo con el metal. Es muy compacta y su espesor, que no pasa

nunca de 20-25 A, depende de la temperatura a la 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.

Hay varias formas de óxido natural de aluminio:

Óxido monohidratado Al2O3,H2O: boehmita, diáspora.

Óxido trihidratado Al2O3,3H2O: hidrargilita, bayerita.

En medio acuoso, hasta 70 ºC, se forma la bayerita, y de 70 a 300 ºC, la

boehmita.

Aunque los elementos de adición de las aleaciones y las impurezas del metal entren en

la composición y la estructura de la película de óxido, no se encuentran, sin embargo,

en las mismas proporciones que en el metal. De ello resulta que las propiedades de las

AlúminaPelículaExterior

AlúminaPelículaInterior

AluminioMetal

5 0 a 1 0 0

A

2 0 a 2 5 A

Figura 3. Película de óxidos formados en el Aluminio.


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películas de óxido dependerán de la composición, de su estructura y no de la aleación.

Ciertos elementos de adición, como el magnesio, refuerzan las propiedades protectoras

de la capa de óxido, que en las aleaciones de 3% de magnesio o más, estará formada

por una mezcla de alúmina y de magnesita.

En los medios acuosos, el aluminio no es pasivo más que en la medida en queesté recubierto de una película natural de óxido, cuya estabilidad depende del pH del

medio acuoso; la alúmina es muy insoluble en la zona de los pH próximos al valor

neutro (que son los medios naturales, agua de mar, aguas superficiales, medios

biológicos). En efecto, es bien conocido que el aluminio resiste muy poco los medios

ácidos y sobre todo los alcalinos, como se ve en el diagrama de Pourbaix en la Figura 4(4).

La corrosión atmosférica del aluminio es un proceso complejo. Por un lado,

puede atacarse de un modo uniforme por la disolución de la capa de oxido, por ácidos u

otros iones reactivos, que conducen a la formación de sales solubles, tales como el Al

CORROSIÓN

CORROSIÓN

PASIVADO

INMUNIDAD

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH

E VOLTIOS

1,2

0,8

0,4

0-0,4-0,8-1,2

-1,6-2

-2,4

Figura 4.Circunstancias teóricas de corrosión, de inmunidad y de pasivadodel aluminio a 25 ºC. Diagrama de Pourbaix.


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(SO4)3 o sales básicas que se incorporan a la capa de productos de corrosión. Sin

embargo, el daño principal del aluminio esta relacionado con su ataque por picadura.

En particular es de temer la presencia de iones haluro (Cl-) en la atmósfera, que se

absorben en los defectos de la capa de óxido y conducen a la formación de complejos

solubles Al (OH)2Cl. La difusión de las especies solubles lejos de la zona de reacciónproduce 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 aluminio sigue el siguiente orden: Cl- > Br - >I- >F- >SO4-2 > NO3

- > PO4-2 (3).

1.4.2.- 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 ycubiertas diversas, canales y vierteaguas, adornos en edificios, conductores eléctricos,

artículos de ferretería, etc.

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

(pátinas) sobre la superficie metálica. La composición química de la patina corresponde

principalmente a una sal básica de sulfato de cobre. En las atmósferas marinas el

cloruro de cobre entra a formar parte igualmente de ella.

1.4.3.- 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 proteger 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 los productos de corrosión

experimenta cierta disolución.


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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 (CO2), el cinc puede dar lugar a la formación de ZnCO3, un compuesto solo

ligeramente soluble en disoluciones acuosas neutras.

1.4.4.- Corrosión del Acero

Como ya es bien sabido, el acero es un material metálico, hoy por hoy, es el más

empleado en las estructuras que operan al aire libre. Se utiliza en la fabricación gran

variedad de equipos y grandes estructuras metálicas, tanto por ser un material

económico como por su notable resistencia mecánica. Una gran parte del acero queda

expuesto a la intemperie y, a menudo en atmósferas fuertemente contaminadas, en las

que la corrosión se acelera de modo considerable.

Entre los productos de corrosión atmosféricos del hierro generalmente

encontrados están los oxihidróxidos (α – FeOOH, goetita; δ – FeOOH, lepidocrocita y β-

FeOOH, akaganeita), el óxido ferroso-férrico ( Fe3O4, magnetita) y el hidróxido ferroso

(Fe(OH)2). 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 O2, H2O e iones de la atmósfera.

Por ello resulta difícil parametrizar su crecimiento o los procesos de transporte.

Las películas de corrosión formadas sobre el acero al carbono expuesto a la

atmósfera muestra generalmente dos capas: una interna y de mayor densidad, próxima

a la intercara acero/herrumbre, en su mayoría compuestos de FeOOH amorfo con algo

de Fe3O4 cristalina, y una capa más externa y porosa de oxihidróxidos cristalinos, α –

FeOOH (goetita) ; δ – 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. Por lixiviación con agua destilada calientey posterior concentración puede llegar a destacarse mediante distintas técnicas la

presencia de cloruros y sulfatos de hierro solubles. Ambas especies tienden a

concentrarse en capas adherentes de productos de corrosión.

Se han llevado a cabo numerosos estudios para conocer los mecanismos de

corrosión atmosférica del acero. A pesar de ello queda todavía por dilucidar importantes


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interrogantes relativas a los detalles de esos mecanismos. Las dificultades en el

conocimiento científico encontradas con este material tiene que ver con la presencia de

dos estados de oxidación, Fe+2 y Fe+3, lo que no sucede con otros materiales como el

Zn o Al (3).

Se han propuesto una serie de esquemas de reacción para explicar losmecanismos de corrosión atmosféricos del hierro. Según Kucera y Mattson en los

estados iniciales de corrosión, incluso en ausencia de humedad y contaminación, se

forma una película delgada (20-50 Ẩ) de óxido, consistente en la capa más externa de

Fe2O3 policristalino y una capa interna de Fe3O4. La corrosión por lo general en una

irregularidad de la superficie o debajo de partículas depositadas.

Desde el punto de vista de la corrosión atmosféricas el acero en lugares pocos

contaminados, los productos principales de corrosión del hierro son los hidróxidos

ferrosos los cuales se transforman en óxidos férricos hidratados los cuales son

insolubles (productos secundarios), de naturaleza amorfa y coloidal, que dificultan la

difusión a través de ellos de los reactantes y productos de reacción y frena

considerablemente la velocidad de corrosión.

En ambientes contaminados, los productos de corrosión por ejemplo FeCl2.H2O y

FeSO4.XH2O, debido a su solubilidad, pueden difundir lejos de su punto de formación,

dando lugar a procesos catalíticos de formación acelerada de herrumbre

2.-Métodos de Control de la Corrosión Atmosférica

La protección de los metales contra la agresividad de la atmósfera se realiza

generalmente mediante el recubrimiento del metal utilizando para ello películas de

recubrimiento, capas protectoras de otro material como el cinc, aluminio y aluminio-cinc

sobre acero, fibra de vidrio, etc.

Los recubrimientos metálicos resistentes a la corrosión atmosférica aplicados

sobre acero es un método de amplio uso en la actualidad. Entre los materiales que masse utilizan como recubrimientos están el aluminio, el cinc y aleaciones de éstos, los

cuales son depositados en forma de delgadas capas sobre el acero base, mediante

diferentes técnicas (inmersión en caliente, electrodeposición, etc.).

El recubrimiento no metálico es el método más antiguo utilizado, el desarrollo de

recubrimientos anticorrosivas de elevada resistencia y alto comportamiento frente al


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ataque de la atmósfera, representado un campo de continuo crecimiento tanto de los

fabricantes de los mismos, como de los usuarios de ellas. Este tipo de recubrimiento

son productos líquidos o semilíquidos que por procedimientos físicos o químicos se

transforman en una película sólida cuando son aplicados sobre un sustrato. Se

componen fundamentalmente de cuatro componentes principales: vehículo, pigmento,solvente y aditivos.

El vehículo del recubrimiento no metálico es el elemento formador de película y

el que transporta los pigmentos durante la aplicación, mejorando la adherencia,

resistencia, flexibilidad, tenacidad e impermeabilidad de los recubrimientos. Entre los

vehículos más comunes se encuentran los acabados vinílicos, caucho clorado,

recubrimientos bituminosos a base de alquitrán de hulla, lacas acrílicas, acabados y

barnices alquídicos, las resinas epóxicas con catalizador poliamidas y aminas, etc.

Los pigmentos son partículas finas sólidas empleadas en la fabricación de

recubrimientos y fundamentalmente insolubles en el vehículo, que imparten el color y el

poder de cubrimiento, además de otras propiedades tales como: resistencia a la

corrosión, propiedades de rellenos, facilidad de lijamiento de los fondos, etc.

2.1.-Recubrimientos Metálicos

Las tres principales razón que induce a la aplicación de estos recubrimientos son:

1. Mejorar la resistencia anticorrosivo del producto.2. Suministrar resistencia a la oxidación a altas temperaturas.

3. Suministrar una base para la aplicación de recubrimientos no metálicos.

Centrándose en la primera de ellas, los recubrimientos metálicos contribuyen a esa

finalidad, con diversos mecanismos de protección: barrera, de sacrificio e inhibición.

De acuerdo con el procedimiento de obtención se podrían clasificar en:

Depósito electrolítico.

Inmersión en baño de metal fundido.

Pulverización del metal fundido.

Chapeado.

Recubrimiento mecánico.

De difusión.

Deposito físico en base vapor.


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Deposito químico en fase vapor.

Dentro de todos los sistemas antes mencionados solo 4 de ellos se deben tomar en

cuenta como protección anticorrosivo del sustrato acero los cuales son

electrodeposición, inmersión de metal fundido, pulverización de metal (termorociado) y

chapeado

(5)

. En cuanto a los recubrimientos existe una gran variedad, pero debido alos costos los más aplicados son los siguientes: plomo, cinc, aluminio, 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.

2.1.1.- Electrodeposición

Este proceso también denominado electroplatinado (electroplating) consiste de la

inmersión de la pieza a recubrir en un baño electrolítico especifico del metal a ser

electrodepositado, y conectando corriente directa entre la pieza y el otro electrodo. Las

características del depósito dependen de muchos factores entre los que se incluyen

temperatura, densidad de corriente, tiempo y composición del baño (6).

Los espesores de recubrimiento suelen estar entre un intervalo de 2 – 10 μm y

los metales más comunes del recubrimiento son: cinc, cinc-níquel, cinc-hierro, cromo,

cadmio y cobre.

Entre los últimos avances de esta técnica se han conseguido depósitos de

“dispersión”, de gran dureza, los cuales incluyen partículas endurecedores de silicio y

wolframio, recubrimiento autolubricantes, electrocomformados. Estos tipos de

recubrimiento van más haya de lo puramente decorativo, son aplicados en muchas

ocasiones en piezas donde los problemas de corrosión erosión son bastante graves,

aunque solo es aplicado en piezas reducidas por los costoso de la técnica.

2.1.2.- Recubrimientos Obtenidos por Inmersión de Baño de Metal Fundido

El proceso consiste en sumergir el acero limpio en un baño donde el metal de

recubrimiento se encuentra fundido. Una vez se retira del baño el objeto recubierto, el

metal solidifica sobre la superficie: existen dos variantes del proceso: continuo, en

donde se obtienen espesores de recubrimiento entre un intervalo de 6-50μm, y

discontinua, obteniéndose espesores más altos (50 - 130μm). Los metales de


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recubrimiento más comunes son el cinc (galvanizado), aluminio (aluminizado),

aleaciones de cinc – aluminio (55%Al-Zn), estaño y plomo.

2.1.2.1.-Galvanizado

El galvanizado en caliente se utiliza desde hace más de 100 años para protegerel acero de la corrosión. La galvanización consiste en una inmersión en Cinc fundido

(450ºC) donde se produce la reacción de aleación entre la superficie del hierro y el

Cinc, que consigue un recubrimiento especialmente resistente a la corrosión. La

película de Cinc que se forma sobre el acero lo protege de dos maneras, protección de

barrera y protección galvánico (catódica). Es este último tipo de protección la que

permite que productos de acero puedan permanecer sin corrosión durante décadas.

Esto se explica porque en presencia de humedad el Cinc actúa como ánodo y el acero

como cátodo, de manera que el Cinc se corroe en una acción de sacrificio y evita que el

acero se oxide (7). Aunque el galvanizado se utiliza extensivamente en la fabricación

de una gran variedad de productos que requieren protección contra la corrosión, sus

usos principales están en el acero estructural utilizado en obras publicas y viales, torres

de transmisión y comunicaciones y estructuras en áreas: Químicas, construcción,

tratamiento de aguas, transporte, recreación, marina, agrícola, minera, etc.

Proceso de Galvanizado.

El Proceso consta de cinco etapas:

1)Desengrase: las piezas se someten a desengrase en soluciones alcalinas o un

agente desengrasante 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 la

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 cumplan con las especificaciones solicitadas por el

cliente (espesor del recubrimiento).


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Comportamiento del acero galvanizado

La vida protectora de un galvanizado está determinada primordialmente por el

espesor del recubrimiento y la severidad de las condiciones de exposición.

Estas condiciones incluyen ambientes atmosféricos clasificados como altamente

industriales, moderadamente industriales (urbanos), suburbanos, rurales y marinos.

Figura 5. Proceso de galvanizado en caliente.

Tabla 1. Protección por años según espesor de cinc y tipo de atmósfera

ESPESOR DE ZINC EN MICRONES

10 20 33 43 53 66 76 86 96 106 119 129

TIPO DE ATMÓSFERA Años de protección hasta 5% de oxidación de la superficie

Rural 7 12 19 25 31 38 43 50 57 62 68 74

Marino Tropical 5 10 15 20 24 29 33 39 43 48 53 58

Marino Templado 4 9 13 17 21 26 30 35 39 43 48 51

Suburbano 3 6 10 14 18 21 24 29 32 36 40 42

Moderadamente Industrial 2 4 8 11 14 18 21 24 28 31 34 38

Industrial Pesado 1 2 4 7 9 11 13 15 15 19 21 22

En la corrosión de los galvanizados influyen muchos factores. Los siguientes

ambientes, dentro de la amplia clasificación de las atmósferas, son los que más

influyen.


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Ambientes Industriales y Urbanos en esta clasificación de exposición atmosférica

están comprendidas las emisiones industriales generales tales como gases

sulfurosos, neblinas y vapores corrosivos que se liberan inadvertidamente de las

plantas químicas, refinerías y plantas de procesamiento similares. Las condiciones

de corrosión más agresivas puede esperarse que ocurran en áreas de actividadindustrial intensa donde el recubrimiento frecuentemente está expuesto a la lluvia,

a una condensación o a la nieve. En estas áreas, los compuestos de azufre se

combinan con la humedad del aire y convierten los normalmente impermeables

óxidos y carbonatos de cinc en sulfito de cinc y sulfato de cinc. Debido a que estos

compuestos de cinc-azufre son solubles en agua ya que su adhesión a la

superficie del cinc es deficiente, se lavan fácilmente con la lluvia, dejando expuesta

una superficie de cinc despejada para que comience un nuevo ciclo de corrosión.

Ambientes Rurales y Suburbanos a diferencia de los ambientes industriales, los

entornos de las atmósferas rurales y suburbanas son relativamente benignos,

particularmente si las exposiciones se encuentran lejos de las costas y de las

actividades industriales y urbanas. En las atmósferas, rurales o suburbanas, la

corrosión es relativamente lenta. Debido a que las películas de la reacción del cinc

que se forman en estas atmósferas tienden a ser adherentes y por lo general no se

lavan de la superficie del cinc, su retención al cinc proporciona una protección

superior para el acero.

Ambientes Marinos la protección de la galvanización en los ambientes marinos

está influenciada por la proximidad del litoral, topografía costera y vientos que

prevalezcan. En el aire marino, los cloruros de la niebla de mar reaccionan con la

película normalmente protectora y producen cloruros de cinc solubles. Estas sales

de zinc pueden eliminarse de la superficie con la lluvia o la neblina, y dejar

expuesta una superficie de cinc despejada que reaccione más adelante. Bajoalgunas condiciones, la velocidad de corrosión podría acelerarse por la arena que

sopla el viento que puede extraer la película de cinc de la superficie expuesta.


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Figura 6. Velocidades de corrosión del cinc en diferentes condiciones atmosféricas.

Propiedades Físicas Relevantes de los Recubrimientos Galvanizados

Estructura metalográfica

Como consecuencia de la temperatura de galvanización (alrededor de 450ºC), la

estructura del recubrimiento galvanizado esta constituida por cuatro capas, de las

cuales tres son capas de aleación hierro - cinc y una capa de cinc puro. Partiendo

desde el metal base hacia la superficie (en orden decreciente del contenido de hierro),

el nombre y la composición de éstas capas es la siguiente:

a. Capa Gamma ( ): Compuesta por una aleación con 75% de cinc y 25 % de hierro.

b. Capa Delta (): Compuesta por una aleación con 90% de cinc y 10 % de hierro.

c. Capa Zeta (): Compuesta por una aleación con 94 % de cinc y 6 % de hierro.

d. Capa Eta (): es la capa exterior y está compuesta por cinc puro.

Este mismo orden es el que se observa al realizar un corte transversal del

recubrimiento (Figura 7), donde sus proporciones relativas estaban en función de la

temperatura del baño, del tiempo de inmersión y de las condiciones del metal base. La

fase Gamma es apreciable solo cuando se galvaniza con un tiempo de inmersión

amplio, pero en la mayoría de los casos, sólo se observa como una línea entre el hierro

de la base y la fase Delta. Las capas Delta y Zeta son las dos fases visibles

intermediarias, a menos que se haya agregado aluminio al baño de cinc, en cuyo caso

disminuye la reactividad del cinc y se limita a la formación de estas aleaciones. Sobre


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estas fases se encuentra la fase Eta, que puede desaparecer si el material, después de

galvanizado, se somete a un tratamiento térmico que favorezca el crecimiento de la fase

Zeta a expensas de la Eta.

La adherencia está muy influenciada por el espesor de las capas aleadas y, en

especial por la capa Zeta (), monoclínica, la cual proporciona mayor fragilidad. En lamedida en que el recubrimiento tenga mayor proporción de capa Eta (), hexagonal, de

cinc, la cual tiene muy buenas características de plasticidad, el recubrimiento resulta

adecuado. Una proporción elevada de capa Delta () frente a las capas aleadas,

conduce, asimismo a un recubrimiento cuya adherencia es muy buena.

Figura 7. Esquema grafico mostrando las distintas

capas de la unión del acero y el recubrimiento.

Ventajas y Desventajas del Proceso de Galvanizado por Inmersión en Caliente. Entre

las ventajas más resaltantes por las cuales se considera el galvanizado por inmersión

en caliente un excelente sistema de protección contra la corrosión, pueden

mencionarse a:

Actúa como medio de protección contra la corrosión: en este sentido tiene dos

aplicaciones que son: Protección como barrera: evita que agentes abrasivos u

oxidantes ataquen al metal, lo cual permite que la velocidad de corrosión sea de 10 a

30 veces inferior a la del acero desnudo. Protección catódica: en este aspecto actúa

como un recubrimiento de sacrificio, la corriente galvánica se dirige del recubrimiento

hacia el metal base a través del electrolito, por lo cual el metal base queda protegido


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catódicamente. Dado que el cinc es menos noble que el hierro, el cinc se sacrificará

protegiendo al hierro de la corrosión.

Alta adherencia al sustrato metálico: como el cinc interactúa con el metal base

para formar capas, se produce una alta adherencia entre ellos, lo cual incrementa en el

galvanizado su resistencia a la abrasión. Esta buena adherencia impide que se

desprendan partículas del recubrimiento de cinc por la acción de agentes abrasivos o

esfuerzos mecánicos.

Bajo costo y cero mantenimiento: el razonable costo inicial de la galvanización

qu

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