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REPÚBLICA BOLlVAWlANA DE VENEZUWA LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FKULTAD DE ~NGEN~ER~A DIVISI~N DE POSTGRADO PROGRAMA DE PQSTGMBO EN CORROS~~N COMPORTAMENTO DE LOS RECWBRBMXENTOS POR TERMORmIADO DE ALUMINIO Y CINC NAMBEHTES MAWNBS Y COSTEROS MACUNOS Trabajo Especial de Grado Presentado ante la Ilustre Uriiversidad del Zulia para optar al grado Acadérriico de Autor: Ing. Orlaindo Sales Tutor: Álvaro R.inc6n Maracaibo, Febrero de 2005 , "

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REPÚBLICA BOLlVAWlANA DE VENEZUWA LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FKULTAD DE ~NGEN~ER~A DIVISI~N DE POSTGRADO

PROGRAMA DE PQSTGMBO EN CORROS~~N

COMPORTAMENTO DE LOS RECWBRBMXENTOS POR TERMORmIADO DE ALUMINIO Y CINC NAMBEHTES

MAWNBS Y COSTEROS MACUNOS

Trabajo Especial de Grado Presentado ante la Ilustre Uriiversidad del Zulia

para optar al grado Acadérriico de

Autor: Ing. Orlaindo Sales Tutor: Álvaro R.inc6n

Maracaibo, Febrero de 2005

, "

Este jurado aprueba el Trabajo de Grado titulado; "CONIPORTAMIEN'TO DE LOS

WECUBRIMIENTOS POR "TERMOROCIADO DE ALUMlNlNlO Y CINC EN

AMBIEN-FES MARINOS Y COSTERO MARINOS", que el Ing. Orlando de J.

Salas A., C.1.13.001.319, presenta ante el Consejo Técnico de la División de

Postgrado de la Facultad de Ingeniería en cumplimiento del Artículo 51 ,Parágrafo

51.6 de la Sección Segunda del Reglamento de Estudios para Graduados de La

Universidad del Zulia, como requisito para optar el grado Académico de

Coordinador del Jurado Álvaro Rincón C.I.: 4.534.444

Carlos Rincón Dimctor de la División de Postgrado

Maracaibo, Febrero de 2005

Salas.0." Comporlamiento de loa Recubrimientos por Termorociados de Aluminio y Cinc en Ambientes Marinos y Costeros Marinos". Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor Prof. Alvaro Rincón.

RESUMEN

El objetivo de esta investigación es estudiar el comportamiento de los recubrimientos por termorociado de Al, Zn y ZnIAl en ambientes marinos y costeros marinos. Para estudiar el desempeño de estos recubrimientos se evaluaron láminas de acero al carbono de 10cm x 15cm, termorociadas por dos procesos diferentes de aplicación (arco eléctrico y llama) con el fin de evaluar el efecto de la porosidad en el comportamiento de los mismos. Además, se les realizó una incisión lorrgitudinal inferior, para observar el efecto galvánico sobre el sustrato. Las láminas fueron expuestas en 2 estaciones: La Voz (atmósfera costera marina) y Las Torres (atmósfera marina) ubicada en el cruce del Lago de Maracaibo. Las probetas fueron caracterizadas mediante peso inicial, espesor, metalografía, adherencia, rugosidad y dureza, evaluandose mensualmente por inspección visual y registro fcltográfico, y retiradas a los 3 y 6 meses de exposición, para su evaluación en laborzitorio. A tal efecto, se realizaron medidas de pérdida de peso y electroquímicas (oolarización lineal y cíclica), para evaluar la velocidad de corrosión durante el tiempo de exposición. Este trabajo sólo abarca los resultados de los primeros seis meses de evaluación, complementado por ensayos acelerados en la Cámara Climática (PROHESION) y el rociado salino intermitente (ISO 11474). Los resultados mostraron que en los ambientes agresivos estudiados, donde el efecto erosivo es muy importante, el recubrimiento termorociado ZnIAl (doble capa), ofrece un excelente comportamiento produciendo además protección galvánica al sustrato. Para el caso de los recubrimientos de Zn y Al, debe utilizarse, un sellador de poros que cubra completamente las irregularidades del mismo, tal como el base fenólica, evaluado en este estudio. Además, los recubrimientos termorociados aplicados por el proceso de arco eléctrico, tienen un mejor desempeño que los aplicados por llama dada su menor porosidad. Es importante resaltar, que los resultados de las pruebas aceleradas coinciden con los obtenidos en campo.

Palabras clave: Recubrimientos por Termorociados de Aluminio, Recubi-imientos por Termorociados de Cinc, Corrosión Atmosférica, Ambientes Marinos y Ensayos Acelerados

Salas, O". Behavior of Thermal sprayed Aluminum and Zinc Coatings in Marine and Marine Coastal Atmospheres ". Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Izacultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor Prof. Alvaro Rincón.

The objective of this research is to study the behavior of Thermal sprayetl Al~iminum and Zinc coatings in Marine Atmospheres and Marine Coastal Atmospheres. In order to study the performance of these coatings, carbon steel sheets of 10c;m x 15cm, were sprayed for two different processes of application (electric arc spray and flame spray) with the purpose of evaluating the effect of the porosity in the behavior of the same ones. Also, they were carried out an inferior longitudinal incision, to observe the galvanic protection effect on the substrate. The sheets were exposed in 2 test field stations: La Voz (marine coastal atrnosphere) and Las Torres (marine atmosphere) located in the crossing of the Lake of Maracaibo. The test sprayed sheets were characterized by means of initial weight, thickness, metallographic, adherence, roughness and hardness, being evaluated monthly by visual inspection and photographic, and retired to 3 and 6 exposure months, for their evaluation in laboratory. To such an effect, they were carried out loss of weight and electrochemical tests, to evaluate the velocity of corrosion during the time of study. This work oiily sandal the results of the first six months of evaluation, supplemented by laboratory accelerated tests: Climatic Camera (PROHESIOW) and intermittent salt spray (ISO 11474). The results showed that in the studied aggressive atmospheres, where the wind effect is very important, the thermal sprayed Zn/Al coatirig, offers an excellent behavior also producing galvanic protection to the substrate. F'or the case of the thermal sprayed zinc and alurrrinum, a sealer of pores should be ~ised, just as phenolic topcoat, evaluated in this study. Also, the arc spraying systems has a better acting than flame spaying systems given their smallest porosity. It is important to stand out, a good correlation was observed between the laboratory accelerated tests and natural exposures tests.

Key Words: thermal sprayed Aluminum, thermal sprayed zinc, Atmospheric Corrosion, Marine Atmospheres and laboratory accelerated tests. Author's e-mail:[email protected]. mx

DEDICATORIA

A Dios por permitirme alcanzar esta meta y ser mi dador de vida, salvador, fortaleza

en todos mis caminos y en los momentos más difíciles de mi vida.

A mis Padres Ana Álvarez y Orlando Salas por guiarme siempre por el buen camino

y a quien les debo lo que soy.

A mi hija Darianny por ser mi consentida, y fuerza para seguir adelante.

A mi esposa Dexa por SU amor, paciencia y apoyo durante toda la maestría.

A mis hermanos,

A mí querida abuelita, quien ya no esta presente físicamente. Abuea fuiste un

ejemplo para rrií de fé en Dios, te llevo conmigo en el corazón, este logro te lo dedico

a ti.

A los Profesores. Oladis, Miguel, Álvaro y Matilde por la excelente preparación y

ayuda que me han brindado, y por ser de ejemplos y de estimulo para alcanzar

cualquier meta.

A todos mis compañeros del laboratorio Douglas, Natalie , Valentina, Liseth, Mirla y

compañeros de Postgrado.

Ofilando Salas

A La Universidad del Zulia y al Centro de Estudios de Corrosión por brindarme la

oportunidad de crecer cada día más como profesional y ser parte del desarrollo de

nuevos profesionales.

A la Profa. Oladis por ser un ejemplo para mí en constancia, en amor al trabajo, y

excelencia en todo, gracias profesora por toda su ayuda.

Al Prof. Miguel por ser más que un profesor para mí, un amigo es como rni segundo

padre en el trabajo, quien siempre se ha preocupado por mí y me es de estimulo

para alcanzar incluso las metas más difíciles.

Al Prof. Álvaro por ser mi tutor, por su apoyo y ayuda en alcanzar esta meta.

A la Prof. Matilde por su gran apoyo como coordinadora de la Maestría.

A la empresas Rendimientos Náutico, al Dr Luis Maldonado CINVESTA'V México .,

Asdrúbal Murillo en Pintuco, y Ameron por ser los facilitadores de los sistemas de

Termorociado y selladores evaluados.

Al Prof. Orlando Pérez por ser de mediador para utilizar la instalaciones de PDVSA,

conjuntamente al Sr Hugo García y a Julio, por darme el permiso y ayuda en la

realización de los ensayos metalográficos de los recubrimientos Termoroc;iados.

A Douglas Linares, de quien dispuse muchas veces de su tiempo cuando tenía

alguna duda o problema.

A mis compaiíeros de laboratorio Nathalie, Valentina, Lesdybeth, Liseth, Mirla,

Moraima, a los pasantes Ricardo y Maribel sin su ayuda no se hubiese podido

culminar este trabajo.

A mis compafieros Alfredo, Ricardo Montenegro, Víctor Márquez quienes me

ayudaron en el montaje del Banco de la Estación la Voz.

TABLA DE CONTENIDO

CONTENIDO

RESUMEN ................................................................................

............................................................................. ABSTMCT

DEDICATORIA .......................................................................................

.................................................................... AGRADECIMIENTO

T A B U DE CON'TENIDO .............................................................

LISTA DE FIGUMS ..................................................................

LISTA DE TABMS ....................................................................

INTWODUCCION ........................................................................

GAP~TULO

I FUNDAMENTOS "TEORICOS

1 ..Corrosión Atmosférica ...............................................

1.2.-Principios de la Corrosión Atmosférica ..............

1.3. Tipos de Atmósfera ...............................................

1.4.-Importancia de la Corrosión Atmosférica ....................

1.5 -Parámetros que afectan la Corrosión .......................

1.5.1 Variables metereológicas ...............................

1.5.1.1 Tiempo de humectación ......................

1.5.1.2 La Humectación Relativa .....................

1.5.1.3 Temperatura .....................................

1.5.1.4 La lluvia ...........................................

1.5.1.5 Vientos ............................................

............................................ 1.5.1.6 El polvo

1.5.2 Agentes contaminantes ..................................

1.5.2 Anhídrido Sulfuroso SOa .......................

1.5.2.1 Cloruros ...........................................

1.5.3 Categorias de Corrosividad Atmosférica ............

1.6 Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos Metales ........................................................................

1.6.1 Corrosión del Aluminio ...................................

1.6.2 Corrosión del cobre .......................................

........................................ 1.6.3 Corrosión del Cinc

1.6.4 Corrosión del Acero ......................................

Página

3

4

5

6

7

13

27

29

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

................... 2.1 Recubrimientos Orgánicos o no Metálicos

2.1.1 Clasificación de los recubrimientos no metálicos .

............... . 2.1 1.1 Alquídicas y a base de aceite

................................. 2.1 . 1.2 Caucho clorado

........................................... 2.1.1.3 Acrilicos

............................................ 2.1.1.4 Silicona

......................................... . 2.1 1.5 Epóxicos

.......................................... 2.1 . 1.6 Fenólicos

............................................. 2.1.1.7 Vinilos

...................................... 2.1.1.8 Poliuretanos

....................................... 2.2 Recubrimientos Metálicos

.......................................... 2.2.1 Electrodeposición

............ 2.2.2 Recubrimientos obtenidos por inmersión

...................................... 2.2.2.1 Galvanizado

............ 2.2.2.1 . 1 Proceso de galvanizado

........................ 2.2.2.2 Aluminizado en caliente

................................................ 2.2.2.3 Al-Zn

....................................... 3 Recubrimientos Termorociados

...................... 3.1 Definición del proceso de termorociado

............................................. 3.2 Principios del proceso

..................................... 3.3 Procesos de Termorociados

................... 3.3.1 Termorociado de alambre por llama

....................... 3.3.2 Termorociado de polvo por llama

........................ 3.3.3 Termorociado por Arco Eléctrico

................................ 3.3.4 Termorociado por Plasma

.................... 3.4 Tipos de Recubrimientos Termorociados

3.4.1 Recubrimientos Resistentes a la Corrosión . Cinc,

.............................. Aluminio y Aleaciones de Cinc-Alumirrio

3.4.2 Recubrimientos Termorociados de polimeros .......

.................. 3.4.3 Otros recubrimientos Termorociados

3.5 Características de los Recubrimientos Termorociados ...

.......................... 3.5.1 Dureza, densidad, y porosidad

............................... 3.5.2 Resistencia a la Corrosión

................................................... 3.5.3 Adherencia

3.6 Preparación de la superficie de los Recubrimientos .

Termorociados ...............................................................

3.6.1 Limpieza y Desengrase ....................................

3.6.2 Rugosidad de la superficie ...............................

3.6.2.1 El Rough Threading ................................

3.6.2.2 Grit blasting ..........................................

3.7 Sellado de los Recubrimientos Termorociados .............

3.7.1 Formulación de los selladores ............................

3.7.2 Tipos de selladores ..........................................

3.7.3 La aplicación del sellador ..............................

3.7.4 Mantenimiento de los recubrimientos sellados .......

3.8 Ventajas de los Recubrimientos Termorociados ...........

3.9 Desventajas del Termorociado .................................

3.10 Típicas Aplicaciones del Termorociado .....................

3.1 1 Salud , Seguridad y Ambiente .................................

3.12 Los Gases Comprimidos ........................................

3.1 3 Electricidad .........................................................

3.14 La Energía de Radiación .......................................

........ 3.15 Economía de los Recubrimientos Termorociados

CAP~TULO II METOBOLOGIA EXPERIMENTAL

1 . Estaciones de Exposición Atmosférica ............................

1 . 1 .-Ubicación y características de Estación las torres y

Estación la voz ...............................................................

1.2 Banco de Ensayo de Corrosión Atmosférica ................

2 . Caracterización de los Ambientes de Estudios .................

3 . Probetas de Ensayos ...................................................

3.1 Preparación de las Muestras ...................................

3.2 Identificación de Probetas: .......................................

4 . Caracterización de los Recubrimientos Termorociados ......

4.1 Medición de Espesores ...........................................

4.2 Microestructura ......................................................

4.3 Determinación de Peso ...........................................

4.4 Adherencia de los Recubrimientos ............................

4.5 Dureza .................................................................

............................................. 4.6 Medida de Rugosidad

...... . 5 Sistemas de Recubrimientos Termorociados Evaluados

................................................. 5.1 Ensayos Naturales

............... 5.1.1 Estación las Torres (Ambiente Marino)

............................................. 5.1.2-Estación La Voz

............................................. 5.2 Ensayos Acelerados.

.......................................... 5.2.1 Cámara Prohesion

.............................. 5.2.2 Rociado Salino Intermitente

....................................................... 6 . Tiempo de Estudio

.................................. 7 . Evaluación de los Recubrimientos . . ................................................... 7.1 Inspeccion visual

................... 7.2 Morfología de los productos de Corrosión

......................................... 7.3 Ensayos Electroquímicos

CAP~TULO

III RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

..................... 1 . Caracterización de los Ambientes Naturales

............................ 2 . Caracterización de los Recubrirnientos

.............................. 2.1 Mediciones de Espesores y Peso

...................................................... 2.2 Microestructura

............................................ 2.3 Ensayo de Adherencia

2.4 Microdureza ..........................................................

............................................................ 2.5 Rugosidad

3 . Evaluación de los diferentes recubi-imientos Estudiados .....

................................................ 3.1 Estación las Torres

3.1.1 Comportamiento de los recubiimientos

Termorociado con Zn aplicado por Arco eléctrico y por llama

.................................................................... de alambre

................................... . 3.1.1 1 Inspección Visual

3.1.1.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión ...................................................

3.1.2 Comportamiento de los recubrimientos

....... Termorociado con Aluminio aplicado por Arco electrice..

................................... 3.1.2.1 Inspección Visual

3.1.2.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión.. .................................................

3.1.3 Comportamiento de los recubrimientos

termorociado con ZnIAl aplicado en el proceso de llama.. .....

3.1.3.1 Inspección Visual.. .................................

3.1.3.2 Análisis Microscópico y Iblorfología de los

productos de Corrosión.. ................................................

3.1.4 Comportamiento de los recubrimientos

Termorociado con Zn aplicado por Arco eléctrico y por llama

de alambre sellados con wash primer del fabricante 1 ...........

3.1.4.1 Inspección Visual. .................................

3.1.4.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión ..................................................

3.1.5 Comportamiento de recubrimientos Termorociados

con Aluminio aplicado por Arco eléctrico y sellado con wash

primer del fabricante 1 ....................................................

3.1.5.1 Inspección Visual.. ................................

3.1.5.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión.. ................................................

3.1.6 Comportamiento de los recubrimientos Termorociado

con ZnIAl y selados con wash primer del fabricante 1

aplicado por el proceso de llama .......................................

3.1.6.1 Inspección Visual.. ................................

3.1.6.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión.. .................................................

3.1.7 Comportamiento de los recubrimientos Termorociado

con Zn y Aluminio aplicados por el proceso de arco eléctrico y

sellado con recubrimiento fenólico y wash primer del

fabricante 2... ...............................................................

3.1.7.1 Inspección Visual.. .................................

3.1.7.2 Análisis Microscópico y Morfología de los

productos de Corrosión. ..................................................

3.1.8 Comportamiento de Perfil Termorociado mitad de su

longitud con Zn y la otra con Aluminio ambos aplicados por el

proceso de arco eléctrico .................................................

3.1.9 Selección de los mejores Recubrimientos en la

...................................................... Estación Las Torres

3.2 Comportamiento de los Recubrimientos evaluados en la

Estación la Voz ..............................................................

................................................ 3.2.1 Pérdida de Peso

.................................................. 3.3-Ensayos Acelerados

.......................................... 3.3.1 Cámara PROHESION

3.3.2 Rociado Salino ínterdiario (ISO 11474) .....................

............................................. 4 . Ensayos Electroquímicos

................................................. 4.1 Polarización Lineal

................................................ 4.2 Polarización Cíclica

c a ~ í ~ u ~ o .......................................................... IV CONCLUSIONES

............................................... REFERENCIAS BIBLIOG~FICAS

Figura 1 2

Mecanismo de Corrosión Atmosférica.. . . . . . . . .. . . . . . .. . .. . . . . . . . .. Variación de la corrosión con la HR y el tiempo, para una concentración de SOz en la atmósfera de 0,01 % ................. Película de óxidos formados en el Aluminio.. . ... .. . ... ... . .. ... ..

Fotomicrografía de una sección de un recubrimiento galvanizado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proceso de galvanizado en caliente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proceso de Termorociado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . Proceso general del Termorociado. .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . Proceso de impacto de las películas fundidas del Termorociado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estructuras de capas del recubrimiento termorociado.. . . . . . . . . Sistema de Termorociado por Llama de alambre ... ... . . . ... ... . Proceso esquemático del Termorociado por llama con alambre.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Sistema de Termorociado de polvo por Llama ... ... . .. ... .. . ... . Esquema del proceso de Termorociado con polvo ... . . . ... ... .. Sistema de termorociado por Arco Eléctrico.. . . . . ... . . . . .. . . . . . . .. Proceso esquemdtico del termorociado por Arco Eléctrico.. . Sistema de termorociado por plasma.. . . . . ... . . . .. . . .. . . . . . . . .. .. . . Proceso de Termorociado con Plasma. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Puente Pierre Laporte en Canada.. . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. Aplicación del Termorociado en intercambiadores de calor.. . Aplicación del Termorociado en Buques.. . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . Aplicación del Termorociado en Puentes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... Aplicación del Termorociado en componentes de equipos.. . . Aplicación del Termorociado en Tanques.. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . Aplicación del Termorociado en estructuras.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ubicación geográfica de las Estaciones de Exposición Atmosférica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Banco de ensayo de la Voz.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. Banco de ensayo de las torres. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Recolectores de Agentes Contaminantes en la Estación las Torres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ilustración de las dimensiones de la incisión en las probetas. Aplicación de sellador wash primer sobre probetas termorociadas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . Identificación de probetas del aplicador 1.. . . . . . . . ... . . . . .. . . . . . . .. Identificación de probetas del aplicador 2... ... ... ... .. . . .. ... ... .. Medición de Espesores ... .. . ... ... ... ... ... ... . . . ... ... ... ... ... ... ... . Microscopio óptico utilizado para observar la microestnitura de los recubrimientos termorociados.. . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . ... Medición de peso ... . . . ... ... ... .. . ... ... ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... Tipos de fallas resultantes en la prueba de adherencia.. . . . . . . Eliminación de pega residual con broca.. . ... ... ... ... .. . ... ... .... Prueba de adherencia ... . .. ... . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .. ... . . . . . . Microdurometro. MICROMET II marca Buehler modelo 11 088 utilizado para la determinación de microdureza en los recubrimientos termorociados.. . . .. . . . .. . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . .........

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Ensayos de Microdure za.. . ... . . . ... ... ... ... ... .. . ... ... . .. ... .. . . . . ... Identificación en superficie del material de prueba mostrando el identador en forma de pirámide con 436" en sus cara opuestas.. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. Medída de las dos diagonales. .. ... ... ... . .. ... ... ... ... ... . .. ... ... .. Ensayo para determinación de rugosidad (Replica1 Tape). . . . Medidor de Rugosidad ("Testex Thickness"). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas evaluadas en la estación las Torres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas selladas con wash primer 1 evaluadas en la estación las torres ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Perfil Termorociado con Zn y Al aplicado por el proceso de arco eléctrico antes de su instalación en la Estación Las Torres.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Perfil instalado en la estación las Torres ( Lado superior Aluminio). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Perfil instalado en la estación las Torres atado a las barandas ( Lado inferior Zn). . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probetas Termorociadas selladas con wash primer y fenólico del fabricante 2 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Probetas Termorociadas evaluadas en la estación la Voz.. . .. Cámara PROHESION del CEC LUZ ... ...... ... ...... ......... ...... Probetas Evaluadas en Cámara Prohesion. .. . . . .. . . .. . . . . . . . . . ... Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (IVorma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ ... ... .. . ... ... ... ... . Recubrimientos evaluados en banco de Ensayo acelerado Rociado salino Intermitente(lS0 1 1474).. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . Cronograma de Exposición de los recubrimientos.. . . . . . . . . . . .. Flujograma para la Evaluación de las probetas sin incisión ... Flujograma para la Evaluación de las probetas con incisión. Planilla de Evaluación de inspección visual.. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. Lupa Estereoscópica utilizada para la evaluación de los productos de Corrosión.. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Celda Electroquímica empleada para los ensayos Electroquímicos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de deposición de cloruros en la atmósfera en los meses de evaluación de los recubnmientos ...... ... ... ... ....... Velocidad de deposición de compuestos de Azufre en la atmósfera.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidad de deposición de polvo atmosférico en los meses de evaluación de los recubrimientos ... . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... Probeta de acero al carbono luego de 6 meses de exposición en la estación Las Torres ... ... ... ... ... ... ... ... . .. ..... Probeta de acero al carbono luego de 6 meses de exposición en la estación la Voz ... ... ... ... ... ... ... . .. ... ... ... ... .. Decapado ácido de probeta de acero al carbono en laboratorio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vista magnificada a 45 x de la morfología del daño por corrosión en la probeta de acero al carbono en la Estación luego de 6 meses de exposición .Nótese el severo ataque causado por los cloruros ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... .. . ... ..... Microestructura de Recubrimiento Termorociado de Zn

aplicado por Llama. Ataque electrolitico 400 X. Espesor 6 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de Zn aplicado por Arco Eléctrico .Ataque Nital 400 X. Espesor 7 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de ZnIAl aplicado por Llama. Ataque nital y Keller 400 X. Espesor 9 mils.. ......................................................................... Microestmctura de Recubrimiento Termorociado de Al aplicado por Arco Eléctrico .Ataque Keller 400 X. Espesor 6 mils.. ......................................................................... Falla Cohesiva de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de Llama.. ....................................................... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición (10,2 mils) ............... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama con alambre a los 6 meses de Exposición (5,6 mils) .................. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de exposición. ....... Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico. Magnificación 7 x ................... Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama luego de 6 meses de exposición ............................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama. Magnificación 7 x... ............................. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico después de 6 meses de Exposicióii. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho) Magnificación 7 x.. ..................................................... Morfología de productos de corrosión de Termorociado de

Zn por el proceso de arco eléctrico a 45 x en filo derecho. (a) Zona Supeiior (b) Zona central. Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama después de 6 meses de Exposición. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho). 7x.. ..................... Morfología de productos de corrosión de Termorociado de

Zn por el proceso de llama en filo derecho a 45 x. (a) Zona Superior (b) Zona central ............................................. Incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición.. ..... Incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Llama con alambre a los 6 meses de Exposición Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 3 meses de Exposición (8,6 mils) ................. Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición (8,3 mils) ................ Incisión de Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 6 meses de Exposición .................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de exposición. Zona de incidencia

de vientos preferenciales (borde derecho de la probeta). Magnificación 7 x... ................................................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición .Zona en filo derecho (parte inferior) de la probeta. Magnificación 7 x... ............... Vista magníficada de filo derecho a 45 x en sistema Termorociado de Al ................................................. Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 6 meses de Exposición (a). Zona en filo superior. (b). Zona en filo derecho (parte inferior) de la probeta. Magnificación 7 X. Vista magnificada de puntos de corrosión del sustrato a 45 x. en Termorociado de Al. (a) filo superior de la probeta (b) parte inferior de f lo derecho.. ....................................... Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición Magnificación 7 x.. ....................................................... Corrosión del sustrato en parte central de la incisión a 45 x. Incisión de Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 X ............................................................................... Corrosión del sustrato en parte central de la incisión 45 x.. .. ZATXB 28 .Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición (1 3,2 mils). ... ZATXA 25. Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición (12,8 mils). .............. Incisión de Termorociado con ZnIAl (doble capa) después de 6 meses de Exposición ................................................... Comportamiento del sistema (a) Termorociado con ZnIAluminio en comparación al (b) Termorociado con solo aluminio, (c) Zn por Arco eléctrico y (d) Zn por Llama después de 6 meses de exposición.. ............................. Termorociado de ZnIAl (12,8 rriils) aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición .Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho de la probeta). Magnificación 7 x... ..................................................... Termorociado de ZnIAl (doble capa) aplicado por el proceso de Llama a los 3 meses de Exposición (1 5,3 mils) .Zona de incidencia de los vientos preferenciales (parte central de filo derecho de la probeta). IUagnificación 7 x. Productos de corrosión de sistema ZnIAl en filo derecho después de 3 meses de exposición a 45 x.. ................... Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición 13,8 mils de espesor.Zona de incidencia de los vientos preferenciales (filo derecho). Magnificación 7 x... .................................................... Productos de corrosión del sistema ZnIAl en filo derecho después de 3 meses de exposición 45 x... ..................... Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición .Zona en borde derecho (parte superior) de la probeta. Magnificación 7 x.. ....................... Vista magnificada de zona intacta en filo derecho a 45 x de

sistema ZnIAI.. ..... Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 3 meses de Exposición Magnificación 7 x.. .... Vista magnificada en incisióii de sistema ZnIAl luego de 3 meses de exposición a 45 x.. ....................................... Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 x.. .... Vista magnificada en incisión de sistema ZnIAl luego de 3 meses de exposición 45 x.. ....................................... Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco

... Eléctrico (ZTX5 9) a los 6 meses de Exposición (9,2 mils) Termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama (ZTX3S) con alambre a los 6 meses de Exposición (5,8 rriils). ........................................................................ Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer. Magnificación 7 x .............................................................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer. Magnificación 7 x ............................................................................ Zona de incidencia de vientos preferenciales (parte central en filo derecho) de recubrimiento Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer 1 después de 3 meses de exposición. Vista magnificada de productos de corrosión del sistema trermorociado con Zn aplicado por el proceso de arco electrice sellado con wash primer 1 a 45 x en filo derecho de probeta.(a)zona central (b)zona inferior.. ........................ Zona de incidencia de los vientos (filo derecho de la probeta) de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 después de 3 meses de Exposición. Magnificación 7 x.. ..................................... Vista magnificada de productos de corrosión del sistema trermorociado con Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a 45 x en filo derecho de probeta. (a) zona central (b) zona inferior .................................... Diferentes zonas en Incisión del sistema termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico sellado con wash primer 1 a los 3 meses de Exposición a 45 X . (a) zona central(b) zona derecha ...................................... Diferentes zonas en Incisión del sistema termorociado con Zn aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a los 3 meses de Exposición. 45 X. (a) zona izquierda (b) zona derecha ......................................... Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico (ATXAS 3) a los 3 meses de Exposición (9,5mils) ... Termorociado con Al aplicado por el proceso de Arco Eléctrico (ATXBS 7)a los 6 meses de Exposición (12,8 mils Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco Eléctrico sellado con wash primer1 (ATX7S 23) a los 6

meses de Exposición (9,7 mils) ....................................... Incisión de Termorociado con Aluminio sellado con wash primer 1 aplicado por el proceso de Arco Eléctrico. (ATXAS 3) a los 3 meses de Exposiciói-i (9,5mils) ........................... Incisión de Termorociado con Aluminio sellado con wash primer aplicado por el proceso de Arco Eléctrico. (ATX3S 15) a los 6 meses de Exposición (10,7 mils). .................... Zona de incidencia de vientos preferenciales (borde derecho) del sistema Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico y sellado con wash primer 1 a los 3 meses de exposición. Magnificación 7 x... ............ Zona en Rlo derecho de la probeta (vientos preferenciales) del sistema Termorociado de Aluminio sellado con wash primer 1 aplicado por el proceso de arco eléctrico a los 3 meses de Exposición .: (a). parte superior (b). parte central. Magnificación 7 x.. .................................................... Vista magnificada de zona de incidencia de los vientos prefemciales (filo derecho) a 45 x de termorociado de Al sellado con wash primer 1. (a) zona central (b) zona superior. .................................................................... Zona central en filo derecho de la probeta Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer 1 a los 6 meses de Exposición. Magnificación 7 x... ..................................................... Vista de filo derecho a 45 x de termorociado de Al sellado con wash primer 1 .(a) zona central(b) zona superior Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico y sellado con wash primer a los 3 meses de Exposición. (ATXAS 3) .................................. Magnificación a 45 x de la foto anterior en la incisión (a) parte izquierda(b) zona central .................................... Incisión de Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer a los 6 meses de Exposición Magnificación 7 x.. ..................................... Magnificación a 45 x de la foto anterior en la incisión .......... Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama (ZATXBS 8) a los 3 meses de exposición ...................... Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama (ZATXBS 8) a los 6 meses de Exposición ........................ Corrosión Leve en filo derecho en la probetas a los 3 y 6 meses de exposición. ................................................ Incisión de de Termorociado con ZnIAl (doble capa) después de 6 meses de Exposición ................................. Zona de incidencia de vientos preferenciales (filo derecho) en sistema Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso de llama sellado con wash primer 1 a los 6 meses de Exposición (12,8 mils) (a). Zona superior (b) Zona central. Magnificación 7 x.. ....................................................... Vista maginificada de filo derecho a 45x en Termorociado de ZnIAl sellado con wash primer 1.(a) zona superior.(b) zona central Incisión de Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso

de llama sellado con wash primer l a los 6 meses de Exposición .Magnificación '7 x.. ..................................... Magnificación a 45 x de foto anterior .............................. Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con sellador fenólico (ZTXF).a los 4 meses de Exposición ................................................... Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de llama sellado con fenólico (ATXF) a los 4 meses de Exposición (12,2 mils). ................................................................. Incisión de Termorociado de Zn aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 4 meses de Exposición. ..................... Incisión de Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de Arco Eléctrico a los 4 meses de Exposición.. ..... Apariencia de Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 en el momento que fue instalado.. .. Apariencia de Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 a los 4 meses de Exposición ........................................ Termorociado con Zn por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 1 a los 4 meses de exposición.. ............................................................... Apariencia de Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con wash primer del fabricante 2 (ATXWA). en el momento que fue instalado Apariencia de Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (ATXWA) a los 4 meses de Exposición (1 1, l mils). ........................................................................ Apariencia de Termorociado con Aluminio por el proceso de Arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 1 (ATX3S 1 5) a los 4 meses de exposición (1 0,'i mils). .......... Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenólico a los 4 meses de Exposición. (a) Punto de corrosión del sustrato en zona en borde derecho. (b) Punto de corrosión del sustrato notado en el lado resguardado.. ....................................................... Vista magnificada de punto de corrosión del sustrato observado en el borde derecho en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenólico (a) 10 x (b) 45 x... ............................................. Incisión a 45 x en sistema termorociado con Zn selllado con fenólico.. ........................................................................... Termorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador fenolico a los 4 meses de Exposición. (a) Zona en borde derecho. (b) Zona resguardada de los vientos.. .................................................................... Corrosión del sustrato en termorociado de Aluminio con sellador fenólico (a) filo derecho 10 x (b) filo derecho 45x. (c) incisión a 45 x... ...................................................... Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (a) vista

general de la probeta b) vacíos observados en borde ................................................................... derecho..

Detalles observados a nivel micro de sistema termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico sellado con wash primer del fabricante 2 (a) poros no cubiertos por el sellador a 20 x ( b) arena impregnada en filo derecho 45x ........................................................... Termorociado de Aluminio aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 a los 4 meses de Exposición. (a) filo derecho (b ) Incisión.. ....... Vistas magnficadas de la figura anterior a 45x (a) Corrosión de sustrato en filo derecho (b) Incisión Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 a los 4 meses de Exposición. (a) Vista general dela probeta (b) Zona en borde derecho. (c) filo derecho 10 X Vista magnificada(45x) de zonas en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de arco eléctrico con sellador wash primer del Fabricante 2 en (a) filo derecho (b) incisión Perfil Termorociado lado Zn luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres Incisión de perfil Termorociado lado Zn en ambas aristas expuestas a la acción de los vientos preferenciales Perfil Termorociado lado Zn luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres (a).lado resguardado de los vientos (b) vista cercana de corrosión del acero base en el extremo inferior del perfil. Perfil Termorociado lado Aluminio luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres. (a) Vista de perfil en campo. (b) Zona superior del perfil. (c) Incisión. Perfil Termorociado lado Aluminio luego de 10 meses de exposición en la Estación Las Torres (a).lado resguardado de los vientos (b) vista cercana de corrosión del acero en los poros de este recubrimiento en lado resguardado de los vientos preferenciales ZAVXB 54. Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de Llama y a los 6 meses de Exposición (1 3,8 mils) Ensuciamiento en borde inferior por la acción erosiva de los vientos preferenciales en probeta ZAVXA5O Incisión de Termorociado de ZnIAl .10 x Termorociado con Al alto espesor (1 1,8 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de exposición. (a) apariencia general. Nótese la apariencia intacta. (b) borde inferior 7X. Termorociado con Aluminio bajo espesor (6,7 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego de 6 meses de Exposición. (a) apariencia general. (b) borde inferior 7 x. Incisión de Termorociado de Aluminio de alto espesor a diferentes magnificaciones (a) 10 X. (b) 45 X. Nótese el efecto galvanico de este sistema. Incisión de Termorociado de Aluminio de bajo espesor a diferentes magnificaciones (a) 10 x (b) 45 X. Nótese

corrosión localizada del sustrato en incisión Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor ZVXB5 (5,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición Termorociado con Zn de alto espesor (14,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico a los 2 meses de exposición. Termorociado con Zn alto espesor (14,9 mils) aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición. Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor aplicado por el proceso de llama a los 2 meses de exposición. Apariencia de Termorociado con Zn de bajo espesor aplicado por el proceso de Arco eléctrico después de 6 meses de exposición Termorociado con Zn de bajo espesor (5,9 rriils) aplicado por el proceso Arco eléctrico luego de retiradas a los 6 meses de exposición. (a) incisión a 10 X (b) incisión a 45 X. (c) borde inferior a 7 x d) borde inferior a 45x Termorociado con Zn de alto espesor (13,8 mils) aplicado por el proceso Arco eléctrico luego de retiradas a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 X. (b) incisión a 45X.(c) borde inferior a 7X (d) borde inferior a 45X. Análisis microscópico en lupa estereoscópica de Termorociado con Zn aplicado por el proceso 1-lama luego de retiradas a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x. (b)borde inferior a 7x Análisis microscópico de Termorociado con Zn aplicado por el proceso Llama (a) insición a 45 x. Nótese la corrosión del sustrato (b) y (c) diferentes zonas en borde inferior a 45 x apreciándose severa corrosión del sustrato Termorociado con Zn de aplicado por el proceso arco eléctrico a los 3 meses de exposición. ZVXA 1 (5,6 mils) Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Llama después de 3 meses de exposición. ZVX5 65 (5,7 mils) Recubrimiento Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama y sellado con wash primer 1 a los 6 meses de exposición. ZAVX1 S 60 (1 7,5 mils) Recubrimiento Termorociado con ZnIAl aplicado por el proceso de llama y sellado con wash primer 1 a los 6 meses de exposición. ZAVXBS 56 (18 mils) Bode inferior (zona central) 7X de sistema termorociado con ZnIAl sellado con wash primer 1 .Nótese el buen desempeno ante el efecto erosivo. Borde inferior de sistema ZAVXAS 52 a 45 X Recubrinriento Termorociado con Aluminio aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con fenólico AVXF (6,9 mils) a los 4 meses de exposición.

Recubrimiento Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco eléctrico y sellado con fenólico ZVXF (6,9 mils) a los 4 meses de exposición

Vista de cerca de la incisión de sistema Termorociado con Zn aplicado por el proceso de Arco el6ctrico y sellado con fenólico Recubrimiento Termorociado con aluminio de bajo espesor sellado con wash primer del fabricante 1 AVXlS 35 (6,7 mils) después de 6 meses de exposición Recubrimiento Termorociado con aluminio de alto espesor sellado con wash primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición AVXBS 32 (1 1,8 mils) Recubrimiento Termorociado con aluminio de alto espesor (AVXBS 32) sellado con wash primer 1 despues de 6 meses de exposición. Termorociado con aluminio de alto espesor (11,8 mils) sellado con wash primer 1 (a) Esquina izquierda de borde inferior 7x. (b)lncisión zona central 7x Recubrimiento Termorociado con aluminio y sellado con wash primer 2 AVXWA 35 (8,4 mils)en las condiciones iniciales Recubrimiento Termorociado con aluminio y sellado con wash primer del fpbricante 2 AVXWA (8,4 mils) despubs de 4 meses de expo$ición Recubrimiento morociado con Zn y sellado con wash primer 1 a los 2 ses de exposición ZVXBS7 (7,l mils) Recubrimiento Temorociado con Zn (bajo espesor) y sellado con wasb primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición iVXBS7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn de alto espesor y sellado con wash primer del fabricante 1 (14,3 mils) después de 6 meses de exposición. (ZVXI S1 2) Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 a los 2 meses de exposición ZVXBS7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer del fabricante 1 después de 6 meses de exposición. ZVXBS7 (7,1 mils) Análisis Microscópico en lupa Estereoscópica de Recubrimiento Termorociado con Zn por arco eléctrico y sellado con wash primer 1 luego de retirada a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x (b) borde infeiior (Zona central) a 7x Termorociado con Zri por arco eléctrico y sellado con wash primer 1 (a) insición a 45 x. (b) borde inferior a 45 x. Análisis Microscópico en lupa Estereoscópica de Recubrimiento Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 luego de retirada a los 6 meses de exposición (a) incisión a 7 x (b) esquina infeiior izquierda a 7x Termorociado con Zn por llama y sellado con wash primer 1 (a) incisión a 45 x. (b) esquina inferior izquierda 45 x. ZVXWA (8,4 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 2 en las condiciones iniciales.

ZVXWA (8,4 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 2 después de 4 meses de exposición ZVXBS 7 (7,1 mils) Recubrimiento Termorociado con Zn y sellado con wash primer del fabricante 1 después de 4 meses de exposición. Sistema ZPXl(7,O rnils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESlON Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2(6,2 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPX8(16,5 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXl(7,O mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPX3 (6,5 mils)luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APX2 (6,2 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION. Sistema ZAPX8 (16,5 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION. Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 15ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPXWP 7 (12,9 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5 (6,1 mils) luego de 45ciclos en cámara PROHESION

Sistema ZAPXWP 7 (12,9 rriils)luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4 (7,8 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROH ESlOlV Sistema ZAPXWP 7(12,9 mils)luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP4(7,8 rrrils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWP6 (6,6 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWP5(6,1 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZAPXWP 7(12,9 mils)luego de 15 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 15ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESIOIV Sistema ZPXWA12(8,9 mils) luego de 15 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 45ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWA12 (8,9 mils) luego de 45 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 75ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESlON Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistenia ZPXWA12 (8,9 mils) luego de 75 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXF9 (8,7mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema APXF 10 (6,gmils) luego de 100 ciclos en cemara PROHESION Sistema APXWAI 1 (7,3 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZPXWAI 2 (8,9 mils) luego de 100 ciclos en cámara PROHESION Sistema ZRXl bajo espesor(7,2mils) luego de 4 meses de exposición

Sistema ZRX 5 alto espesor(l2,6 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARX2 bajo espesor (6,4 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARX 6 alto espesor (12,l mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXWA7 bajo espesor(8,4mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXWA 8 bajo espesor (6,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXWA9 alto espesor (12,8 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXWAlO Alto espesor (12,9 rriils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 13 (8,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 14 (6,gmils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 11 alto espesor (1 1,5 rriils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 12 (12,9 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ZRXF 1 1 alto espesor (1 1,5 mils) luego de 4 meses de exposición Sistema ARXF 12 (12,9 mils) luego de 4 meses de exposición Velocidades de corrosión por la tkcnica de polarización Lineal para los recubrimientos termorociados Polarización Cíclica de Recubriri~ientos por Termorociados sin Sellador sin exposición al medio Natural Polarización Cíclica de Recubrimientos Tennorociados sin Sellador luego de 6 meses de Exposición en las Torres Disolución del Zn en celda electroquímica durante el barrido anódico del ensayo de polarización cíclica Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales Vista en lupa estereoscopica de corrosión del sustrato a 15 x en Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de llama Termorociado de Zn (7 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales Vista en lupa estereoscopica de corrosión del sustrato a 15 x en Termorociado de Zn (7 rriils) aplicado por el proceso de arco eléctrico Termorociado de Al (7,9 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales. Vista en lupa estereoscopica de leves picaduras del recubrimiento Termorociado de Al a 15 x. Termorociado de ZnIAl (13,4 mils) aplicado por el proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica en las condiciones iniciales

Vista en lupa estereoscopica de leves picaduras de 225 recubrimiento Termorociado de ZnIAl a15 x Nótese que no se aprecia corrosión del sustrato Termorociado de Zn (5,2 mils) aplicado por el proceso de 22? arco eléctrico luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectu& el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de Zn (5,2 mils) aplicado por el proceso de arco eléctrico. Termorociado de Zn (8,7 mils) aplicado por el proceso de 227 llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de Zn aplicado por el proceso de llama. Termorociado de Aluminio (12,3 mils) aplicado por el 227 proceso de llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Temorociado de Al aplicado por el proceso de arco eléctrico Termorociado de ZnIAl (13,2 mils) aplicado por el proceso 227 de llama luego del ensayo de polarización cíclica después de 6 meses de exposición en la estación las Torres. Vista magnificada a 15 x de la zona donde se efectuó el 227 ensayo de polarización cíclica en sistema Termorociado de ZnIAl aplicado por el proceso por llama Velocidades de corrosión por la técnica de polarización 228 Cíclica para los recubrimientos Tennorociados antes de su exposición al medio natural y luego de 6 meses de exposición en la Estación las Torres

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Tiempo de

Humectación Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de SOn. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de Cloruros Estimación de la categoría de corrosividad de una atmósfera a partir del dato de corrosión del primer año de exposición según ISO 9223 Categorías de Corrosión de la Atmósfera en función de los Factores Medioambientales, según ISO 9223. Categorías de Corrosividad.lS0 9223. Ventajas de los recubrimientos de Aluminio y Cinc. Espesor de los Principales Tipos de Recubrimientos de Zn. Costos ciclo de vida para elementos estructurales de puentes. Costos recubrimientos comparativos reportados por Zinc Metalizer Task Group Survey. Costos de Comparación Hipotético Análisis químico del acero carbono utilizado para termorociado por el proceso de Arco Eléctrico. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación las Torres. Sistemas de Recubrimientos termorociados sellados con wash primer y fenólico del fabricante 2 evaluados en la estación las torres. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación la voz.. Sistemas de Recubrimientos evaluados en &mara prohesion. Sistemas de Termorociados evaluados en Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (Norma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ. Niveles de agentes aereoquímicos en la Estación Las Torres en el año 2004. Niveles de Aereoquímicos en la Estación La Voz en el año 2004. Datos Meteorológicos mensuales durante el año 2004 en la Estación La Voz Datos Meteorológicos mensuales durante el año 2004 en la Estación Las Torres Resultados de pérdida de peso de probetas de acero al carbono (blanco) luego de 6 meses de exposición para categorizar agresividad de los ambientes. Determinación de Espesor y peso inicial de sistemas de recubrimientos Termorociados evaluados en La Estación Las Torres. Resultados de la medición de Espesores y Peso referentes a las condiciones iniciales en las probetas evaluadas en la

estación La Voz Caracterización de probetas evaluadas en Cámara Prohesion. Caracterización de probetas evaluadas en el Ensayo de Rociado Salino. Resultados de ensayos de adherencia referentes a las condiciones iniciales de los recubrimientos termorociados. Resultados del ensayo de microdureza Vickers Valores obtenidos del Ensayo de rugosidad por duplicado en diferentes zonas del perfil. Inspección Visual de sistemas de recubrimientos por Termorociado evaluados en la Estación Las Torres a los 3 y 6 meses de exposición. Desempeño cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Estación Las Torres. Inspección visual de RecubrimientosTermorociados a los 3 y 6 meses de exposición en la Estación la Voz. DesempeAo cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Estación La Voz. Resultados de pérdida de peso luego de 6 meses de exposición. Resultados del comportamiento de los recubrimientos Termorociados evaluados en cámara Prohesion Discusión del Comportamiento de recubrimientos por Termorociado en Cámara Prohesion Desernpefio Cualitativo de los diferentes recubrimientos en la Cámara Prohesion. Resultados del comportamiento de los recubrimientos Termorociados evaluados en ensayo acelerado Rociado Salino lnterdiario (ISO 11474) Resultados del Comportan~iento de recubrimientos por Termorociado en ensayo Rociado Salino (ISO 11474) DesempeAo cualitativo de los diferentes recubrimientos Termorociados aplicados por el proceso de Arco eléctrico sometidos a ensayo acelerado de Rociado Salino lnterdiario (ISO 1 1474). Condiciones ambientales al momento de la aplicación de los sistemas de recubrimientos sobre los perfiles envejecidos. Resultados de Parámetros Electroquímicos obtenidos de la técnica de Polarización Cíclica para los recubrimientos Termorociados en las condiciones iniciales y luego de 6 meses de exposición en la Estación Las Torres

Muchas estructuras metálicas (equipos industriales, puentes, barcos, niuelles,

plataformas, etc.), que están expuestos a ambientes marinos sufren a diario de

problemas severos de corrosión, por lo cual las perdidas económicas son

cuantiosas. Uno de los métodos existentes para el control de la corrosión en estos

ambientes, son los recubrimientos, siendo los más usados los recubrimientos

orgdnicos (base epoxy, poliuretano, fenólico, etc.) y el galvanizado en caliente, los

cuales tienen un buen desempeño en atmósferas no tan severas. Pero, cuando se

trata de ambientes marinos y marinos costeros, donde están presentes un conjunto

de factores como lo son las altas concentraciones de cloruros, fuertes vientos,

condiciones cambiantes de humedades relativas y temperaturas (más aún en climas

tropicales como el nuestro), estos recubrimientos ven disminuida su acción,

haciendo que las operaciones de mantenimiento sean muy frecuentes. Esto se

traduce en altos costos e interrupciones en las operaciones normales de estos

equipos.

En ese sentido, a nivel mundial, muchas organizaciones (1s2s3t4s5b6373 realizan

estudios con la finalidad de determinar la eficiencia de nuevos esquemas de

recubrimientos en sustratos metálicos que permitan controlar estos problernas, sean

amigables con el ambiente y mejoren la durabilidad de estas estructuras.

En los últimos aAos, a nivel de Estados Unidos y Europa (1,2,3,4,6) los

recubrimientos Termorociados están recibiendo considerable atencióri por su

prometedora resistencia a la corrosión y costos reducidos. Asociado ésto a la

aplicación de nuevos equipos disponibles e innumerables ventajas con r'especto a

otros sistemas para el control de la corrosión. En estos países el desempeño de

estos recubrimientos ha estado bien documentado:

La "American welding Society" (I), reportó un estudio de la durabilidad de los

recubrimientos termorociados, donde el termorociado con Zn y Al, con y sin sellador,

aplicados por el proceso de llama, sobre paneles de acero expuestos en ambientes

de agua de mar, industrial y marino, dieron protección contra la corrosión durante de

1 9 años.

Por otra parte, la norma Británica British Standard (835493, 1977) (2), reporta que:

"Recubrirnientos Termorociados de aluminio sellado proveen 20 aAos o mas de

protección al acero contra la corrosibn sin mantenimiento en ambientes de salpiques

de agua de mar".

La armada de los estados Unidos (3), también ha reportado los excelentes

beneficios en el uso de los recubrimientos termorociado de aluminio a bordo de sus

barcos. Este estudió sirvió para cuantificar los ahorros en horas hombres y dólares

que pueden ser ganados con el uso de esta técnica en comparación a sistemas

tradicionales.

Morrow H:(~), reporta antecedentes de varios estudios económic;os de los

recubrimientos Termorociados en Europa y Estados Urridos, y concluye que los

recubrimientos Termorociados es una de las técnicas mas efectivas, a un bajo costo,

disponible hoy en día para la protección contra la corrosión por largo tiempo de

estructuras grandes de aceros tales como puentes. Evaluaciones en UK y US

indican la superioridad en efectividad costo-ciclo de vida de estos procesos en

comparación a los sistemas convencionales de Pintura.

Sin embargo, en climas tropicales como el de Venezuela se conoce poco de la

aplicación y rendimiento de esta nueva tecnología en recubrimientos. S1510 se tiene

como referencia, las investigaciones reportadas por la red PATINA'^) (Protección

Anticorrosiva de Metales en las atmósferas de lberoamérica),integrada por 14

países: Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Costa rica, Cuba, Ecuador, Espafia,

México, Panamá, Perú, Portugal, Uruguay, y Venezuela.El objetivo de esta red fué

evaluar el comportamiento frente a la corrosión de una amplia variedad de

recubrimientos convencionales y de nueva generación en atmósferas de la región de

Iberoamericana agrupándose por grupos afines. Los grupos 3 y 4, luvieron por

objetivo verificar el desempeño de revestimiento de sacrificio a base (le aluminio,

cinc y sus aleaciones dentro de los cuales se encontraban los rec;ubrimientos

temorociados de Al y Zn /15AI, resultando de esta evaluación que los

recubrimientos termorociados con Zn 115AI con sellador obtuviercin el mejor

desempefio en la atmosfera de la Voz. Pero esta investigación fue muy especifica y

solo se evaluó uno de estos recubrimientos con sellador. Por ésto, el objetivo de

esta investigación es conocer el comportamiento de estos sistemas de

recubrimientos en ambientes muy severos, marinos y costeros marinos, ampliando

la aplicación de otros selladores y10 recubrimientos termorociados, evaluando

además dos procesos de aplicación: arco eléctrico y Llama.

CAPITULO I

1. Corrosión Atmosférica.

1.1 Definición

La corrosión atmosférica puede ser definida como la corrosión o deterioro de

materiales expuestos al aire y sus poluentes (8) La corrosión atmosférica es un

proceso electroquímico de los metales que como todo proceso cle corrosión

envuelve un ánodo, un cátodo, un conductor eléctrico y un medio electrolítico,

produciendo las perdidas de las propiedades mecánicas y físicas para las cuales fue

diseñado, acortando en muchas ocasiones la vida útil esperada. En el caso de

metales expuestos a la atmósfera, recordemos que los metales son heterogéneos a

nivel micro (existencia de microánodos y microcátodos), el conductor eléctrico es la

superficie del metal, y es completado el circuito con el electrolito, cuando se crean

una capa de electrolito sobre la superficie del metal proveniente de la humedad del

ambiente.

Un requerimiento fundamental para el proceso de corrosión electroquímica es la

presencia de un electrolito. Una película fina de electrolito" invisible" se dice que

tiende a formarse sobre las superficies metálicas bajo las condiciones atmosféricas,

después que un cierto valor de nivel criitico de humedad es alcanzado ("). En el caso

de una atmósfera no contaminada, a una temperatura constate ur~a superficie

metálica perfectamente limpia no debería ser expuesta a danos por' corrosión a

valores de humedad relativa por debajo de 100 %. Sin embargo en la práctica,

debido a la presencia de partículas higroscópicas, impurezas en la atmósfera y

pequeños gradientes de temperatura entre la atmósfera y la superficie metálica, un

electrolito superficial microscópico tiende a formarse a rriveles mas bajo de humedad

relativa. Para el hierro, un valor crítico de 60-80% ha sido reportado (g). El nivel crítico

de humedad no es constante, depende del material, de los productos de corrosión y

depósitos superficiales que se absorben con la humedad, y la presencia de

contaminantes atmosféricos.

En la presencia de la pequeña capa de electrolito o humedad, la corrosión

atmosférica como proceso electroquímico produce un balance de reacciones

anódicas y catódicas. La reacción anódica envuelve la disolución del metal, mientras

la reacción catódica frecuentemente es asumida ser la reacción de reducción de

oxigeno. Estas reacciones son ilustradas esquemáticamente en la figura 1. Debería

ser notado que concentraciones de contaminantes corrosivos pueden alcanzar altos

valores en esta capa, especialmente bajo condiciones alternas de humedad y

secado.

Atmósfera

Transporte de oxigeno de la atmósfera dentro de la superficie

del electrolito

v v Película Fina de Electrolítico

Mn Mn Mn+ Reacción Catódica

Reacción Anódica

Figura 1. Mecanismo de Corrosión Atmosférica.

La formación de productos de corrosión (óxidos de metal y hiclróxidos), la

solubilidad de los productos de corrosión en la superficie del elec;trolito, y la

formación de películas pasivas afectan claramente la velocidad del proceso de

disolución del metal. Las películas pasivas se distinguen de los productos de

corrosión, en el sentido de que están tienden a ser mas adherentes, son de mas

bajo espesor y proveen un alto grado de protección ante el ataque corr~sivo(~)~.El

ataque corrosivo sobre una superficie protegida por una película pasiva tiende a ser

de naturaleza localizada. Picaduras superficiales en aluminio y acero ir~oxidable es

un ejemplo de tal ataque.

1.3 Tipos de Atmósferas

La severidad de la corrosión atmosférica tiende variar significativamente en

diferentes ubicaciones y, históricamente se ha hecho costurribre c;lasificar los

ambientes en: rural, urbano, industrial, marino, o combinación de estos ('). Estos

tipos de atmósferas han sido descritos como se sigue:

Rural: Esta categoría es generalmente la menos corrosiva y norrrialmente no

contiene poluentes químicos, pero contiene partículas orgánicas e inorgánicas. Los

principales agentes corrosivos son la humedad, el oxígeno y en menoi- cantidad el

dióxido de carbono. Atmósferas de tipo Árido o Tropical representan casos extremos

en la categoría rural.

Atmósfera Urbana: al igual que en la atmósfera de tipo rural hay poca actividad

industrial. Pero en esta pueden estar presentes una variedad de coiitaminantes,

tales como compuestos de SOx y NOx., COZ provenientes de einisiones de

vehículos automotores y combustibles domésticos.

Atmósfera Industrial: Estas atmósferas son bastante agresivas debido a que la

producción industrial genera muchas emisiones de gases que pueden contener

dióxido de azufre, cloruros, fosfatos, y nitratos.

Atmósfera Marina: Partículas finas arrastradas por el viento, y depositadas sobre las

supeficies metálicas, caracterizan a este tipo de atmósfera. Las atmósftzras marinas

son altamente corrosivas, y la severidad de esta tiende a ser dependiente de la

dirección de los vientos, velocidad de los vientos, y distancia de la costa.

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

problemas planteados por la corrosión ('. Las pérdidas directas e indirectas

motivadas por la llamada corrosión atmosférica son enormes. Se ha estimado que

más de la mitad de las pérdidas globales de la corrosión se deben, a corrosión

atmosférica. Estas perdidas ocasionan costos considerables que en muchas

ocasiones pueden ser de miles de millones de dólares. Esto es lógico si se tiene en

33

cuenta que la mayoría de los equipos y construcciones metálicas operan al aire

libre). Más aún, cuando el problema de la corrosión de los metales en la atmósfera

se ha ido agravado últimamente a causa del incremento de la contaminación del

medio ambiente dado el incremento en la cantidad de industrias, trafico automotor,

etc. Todo esto paralelo al continuo avance de la civilización. Esto halz-e que las

estructuras metálicas expuestas al ambiente disminuyan su vida ijtil, siendo

mayores las exigencias en cuanto a la proteccióii de estos equipos, expuestos a

ambientes severos.

En ese sentido, se puede comprender que cualquier ahorro que se logre por

medio de un mejor entendimiento de los factores que influyen en la corrc~sividad de

las atmósferas representa una considerable suma de dinero. En un informe emitido

por el Ministerio de Tecnología de Gran Bretaña se ha llegado a la coriclusión de

que podría ahorrarse cerca de un 25% de los costos de corrosión coi1 un mejor

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

de protección de la corrosión actualmente disponibles ('l.

1.5 Parámetros que afectan la Corrosión Atmosférica

1.5.1 Variables meteorológicas

Las variables meteorológicas que afectan la corrosión atmosférica son las

siguientes:

1.5.1 .1 Tiempo de humectacidn

El proceso de corrosión atmosférica es la suma de los procesos parciales de

corrosión que tiene lugar cada vez que se forme la capa del electrolito sobre el

metal. La suma de los tiempos parciales de humectación, constituye el llamado TDH,

durante le cual es posible la corrosión metálica ('). Este es un parámetro clave, que

determina directamente la duración del proceso de corrosión electroquímica. El

tiempo de humectación es fuertemente dependiente de la humedad relativa crítica

(lo). Productos de corrosión higroscópicos y condensación capilar de humedad en

productos de corrosión son contados en este. Mecanismos de condensación capilar

pueden tambidn contar para la formación de electrolito en grietas supc?rficiales y

interfases metal /partícula de polvo. Otras fuentes de electrolito supetf~cial incluye

condensación química (por cloruros, sulfatos, y carbonatos) y precipitac:ión directa

de humedad (rocío y Iluvia).El efecto de la lluvia sobre el daflo dc! corrosión

atmosfdrica puede ser beneficio en ocasiones, debido a que lava las especies

corrosivas retenidas en la superficie del metal

1 .5.1.2-La Humedad Relativa.

El valor de la humedad relativa sirve de referencia para saber lo cerca o lejos que

esta en la atmósfera de saturación y puede expresarse coma la relación (en tanto

por ciento) entre la presión de vapor de agua en el aire y la presión de sai:uración del

aire en vapor de agua a la misma temperatura ('l. La velocidad de corrosión de los

metales aumenta al incrementarse la HR, pero este aumento va depender del de

que se alcance el valor de humedad critica, por debaja de este valar el rnetal no se

corroe al ser insuficiente al ser la humedad insuficiente para crear una película de

electrolito en la superficie del metal. El valar de la humedad relativa crítita depende

del estado de la superficie del metal; una superficie rugosa, grietas, presencia de

polvo, de productos de la corrosión, de sales depositadas, entre otras, son

elementos que reducen el valor critico de la humedad relativa y favorecen

igualmente las condensaciones.

Figura Wariaciów de la corrosión con la HR y el tiempo, para una concei~tración de

SO2 en la atmósfera de 0,01 % (').

La corrosión atmosférica del metal se desarrolla en películas delgadas de

humedad depositadas sobre la superficie del metal. El espesor de estas películas

pasa raramente de algunos centenares de micrómetros, salvo durante el período de

lluvia.

1 .5.1.3 Temperatura

El efecto de la temperatura en la corrosión atmosférica es coinplejo. Un

incremento en la temperatura tiende a incrementar el ataque corro:sivo por el

incremento de las reacciones electroquímicas y procesos de difusión ('3).~ara una

humedad constante, un incremento en la temperatura guiaría a una velocidad de

corrosión más alta. Sin embargo, al aumentar la temperatura, generalmente guía a

una disminución en la humedad relativa y a una más rápida evapc~ración del

electrólito en la superficie, por lo que se reduce la velocidad de corrosiór.

1.5.1.4 La Lluvia.

Afecta a la corrosión por la aparición de una capa continua de humedad sobre la

superficie del metal, adicionalmente dependiendo del tipo de atmósfera puede

acelerar el proceso debido a que puede lavar algunos contaminaiites de la

atmósfera haciendo que el pH sea ácido, sin embargo en algi.inos casos, el efecto es

benéfico ya que puede lavar la superficie de contaminantes depositados durante el

periodo seco.

El agua de lluvia posee un pH normalmente ácido (alrededor de 5,3) debido a la

presencia de ácido carbónico, ácido fórmico y ácido acético ("). Estos se consideran

constituyentes normales del agua de lluvia. Cuando se registran lecturas de pH

muy por debajo de 5,O en agua de lluvia o en niebla, se adjudican generéilmente a la

contaminación de la atmósfera con SOx (lluvia ácida) o con óxidos da nitrógeno

(NO,). Estos últimos son generados por vehículos de motor y por plantas

generadoras de energía eléctrica.

1.5.1.5 Vientos

La dirección y la velocidad del viento influyen en la corrosión atmosférica debida

principalmente a su efecto dispersor de contaminantes atmosféricos, de tal manera

que los puede transportar de un lado a otro trasladando el problema, en ocasiones a

sitios donde no se esperan altas velocidades de corrosión. Adicionalmente, facilitan

la acumulación de material particulado sobre la superficie metálica, con lo cual los

tiempos de humectación normalmente se incrementan. Cuando la velocidad de los

vientos es elevada, y este lleva consigo una alta carga de partículas (arena, sales)

puede ocasionar problemas graves de erosión sobre las superficies metálicas

datíando los recubrimientos protectores.

7.5.1.6 El Polvo

El papel del polvo es nefasto para la resistencia de todos los metales en general,

a la corrosión. Favorecen las concentraciones, reduciendo el valor ci-ítico de la

humedad relativa. El polvo consiste de partículas de arena, compuestos (le carbono,

óxidos de metales, ácido sulfúrico, sales metálicas y cloruro de sodio, sin embargo

este varía en composición con la ubicación. Partículas de polvo, cuando la humedad

esta presente, la corrosión se inicia por la formación de celdas galvánicas o aeración

diferencial (12). Muchos de los componentes del polvo son higroscópico~~ así que la

superficie puede rápidamente cubrirse con un electrolito agresivo.

1.5.2 Agentes contaminantes

Los iones cloruros y el SO2 son los agentes corrosivos mas comunes de la

atmósfera, por eso son una variante para determinar la categoría de corrosividad de

una zona o atmósfera en particular dada en la nornia ISO 9223.

1.5.2.-Anhídrido Sulfuroso SO2 (Dióxido de azufre)

El dióxido de azufre, un producto de la combustión de combustibles fósiles

conteniendo azufre, juega u11 importante papel en la corrosión atml~sférica en

atmósferas de tipo urbano e industrial @). Este es adsorbido sobre las superficies

metálicas, tiene una alta solubilidad en agua y tiende a formar ácido sulfúrico en la

presencia de películas de humedad. lones sulfatos son formados en la capa de

humedad, por la oxidación del dióxido de azufre de acuerdo:

S02 + 0 2 + 2 Y p ~ 0 4 ~ - ( l )

Los electrones requeridos son pensados que se originan de la disolucitjn anódica,

y en le caso del hierro, de la oxidación de iones ferrosos a férricos. Para el hierro es

la formación de sulfatos la que es considerada el principal factor acelerante de la

corrosión del dióxido de azufre. El contenido de SO2 de la atmósfera varía entre

límites muy amplios: de 0,2 a 50 mg/m3 de aire segun los lugares; de los medios de

transporte, de los vientos dominantes, entre otros.

La presencia de estos iones sulfatos da lugar a la formación de sulfatcl ferroso. El

sulfato ferroso es hidrolizado por la reacción:

FeS04 + H2 O - FeOOH +S0~~-+3l-i' +e- (2)

Los iones sulfatos son de nuevos liberados por esta reacción acompafíado por la

acidificación del medio por lo que el ataque se incrementa, guiando a un proceso

autocatalítico. Materiales no ferrosos como cinc, los iones sulfatos también estimulan

la corrosión pero el proceso no es autocatalítitico..

La salinidad atmosférica claramente incrementa la velocidad de corrosión

atmosférica @).

Los iones cloruro abundan en las atmósferas marinas, donde se depositan como

gotas o cristales formados por la evaporación del aerosol que resulta arrastrado por

el viento desde el mar(13). Su deposición usualmente disminuye con la distancia a la

costa, así que la velocidad de corrosión de los metales disminuye a rnedida que

estos estén más lejos de la costa. La participación de estos iones en forma de

especies higroscópicas (IVaCI,CaC12 o MgCIP ) son responsable de aumentar el

tiempo de humectación y favorecer la formación del I electrolito a HR bajas, siendo

capaces de provocar corrosión La acción de estos iones estimulan altamente la

corrosión debido a que aumenta la conductividad de la capa del electrolito formado

sobre la superficie del metal, y por esto los severos ataques encontrados en estos

ambientes eri los materiales metálicos. Los iones cloruros son capaces de romper

inclusive las películas pasivas resistentes de los aceros inoxidables y aluniinio, y los

recubrimientos protectores también ven disminuida su vida útil.

1.5.3 Cateaorías de Corrosividad Atmosférica

La Internacional Standard Organization (ISO) organizó hace varios ano!; el comité

técnico TU156 para escribir los ensayos normalizados de la corrosividad del

ambiente, y así hacer comparaciones de todos los estudios realizados en este

campo. La agresividad atmosférica es función del tiempo que perdura la película de

electrólito (agua), poder sulfatante de la atmósfera y cantidad de deposición de

iones cloruro, y en esto están basadas las clasificaciones para el análisis de las

distintas atmósferas de una región o país.

A continuacióii se presentan las tablas de la ISO para la clasificación cuantitativa

de la atmósfera según el tiempo de humectación (Tabla l ) , deposición de

compuestos de azufre (Tabla 2) y cloruro (Tabla 3). El tiempo de humectación (7) es

la cantidad de horas (h) de una atmósfera a humedad relativa mayor de 80 %

durante un año (Norma ISO 9223).

Tabla l . Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Tiempo de Humectac:ión.

l l TIEMPO DE HLMECTACIÓN (z ) I

z : Tiempo de humectación.

Para zl no se espera condensación de agua, para z2 la probabilidad de formación

de líquido sobre la superficie metálica es muy baja, para z3 a z5 incluyen altos

períodos de condensación y precipitación del agua sobre la superficie.

Un valor de deposición de S02 por encima de PO se considera como el mínimo

para el comienzo del ataque. Valores de P1 y P2 son típicos de atrriósferas de

ciudades con desarrollo industrial importante, y valores por encima de P3 son

considerados extremos y son típicos de rriicroclimas industriales.

Tabla 2. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de SOz.

r VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN DE ~02(nng/mi~.d)

CATEGQR~A

L 80 < Pd 5 200 P3

Pd: velocidad de deposición de SOz.

La Tabla 3 muestra la clasificación de la atmósfera según el contenido de cloruro.

Con respecto al grado de salinidad de la atmósfera se considera que una deposición

clasificada como SO es insignificante para comenzar el ataque de la corrosión. A

partir de S1 comienza a notarse los efectos de la salinidad atmosférica eií el proceso

de corrosión y valores por encima de S2 son típicos de atmósferas cori cercanía a

costas marinas.

Tabla 3. Clasificación Atmosférica ISO 9223 según el Contenido de Cloniros.

L 300<5<1500 I

S: velocidad de deposición de cloruro. S3

Con relación a la clasificación de la corrosividad Atmosférica, ISO 9223

establece cinco categorías de corrosividad (Tabla 4) para cada uno de Ic)s 4 metales

40

típicos (Fe,Zn,Cu.AI).La estimación de la categoría de corrosividad de unii atmósfera

para cada uno de los cuatro metales puede realizarse a partir de 10:s datos de

corrosión.

Tabla 4. Estimación de la categoría de corrosividad de una atmósfera a partir del

dato de corrosión del primer año de exposición según ISO 9223

Basado en los factores medioambientales, la Tabla 5 presenta la categorización

de la corrosividad de la atmósfera.

Tabla 5. Categorías de Corrosión de la Atmósfera en función de los Factores Medioambientales, según ISO 9223.

Eiluminio "7 Desp.

1 Categoría de -,ida,

CINC Y COBRE

Unidades

g/m2afio

Acero

51 O

Cinc

50,7 <0,9

Nota: La corrosividad está expresada con la parte numérica del cddigo de la

categoría de corrosividad (por ejemplo: 1 en lugar de CI).

Con relacibn a la clasificación de la corrosividad atmosférica (ISO 9223), se

establecen cinco categorías de corrosividad para cada metal presentadas en la

Tabla 6 basadas en los factores medio arribientales

Tabla 8. Categoría de Corrosividad de la atmósfera.

Media

C 1

C2

Alta

Muy baja

Baja 4 Muy Alta

. Los valores que se encuentren en C1 y C2 categorizan a la atmosfepa con una

agresividad nula o muy baja. La categoría C3 corresponden a una atnbsfera de

agresividad media, y para C4 y C5 la atmbsfera se caracteriza por poseer una

agresividad alta, y muy alta, respectivamente.

1.6 Resistencia a la Corrosión Atmosférica de Distintos Metales.

1.6.1 Corrosión del Aluminio

El aluminio es uno de los metales utilizados en competición con el acero, y su

empleo se extiende cada vez más en amplios campos de la arquitectura. transporte

y obras públicas, donde el medio corrosivo es la atmósfera (').

La excelente resistencia de este material a muchos ambientes se debe a la

presencia de la película de óxido (Alzo3) en la superficie del metal, que se forma

espontáneamente cuando entra en contacto con el medio oxidante: oxígeno y agua.

La presencia de esta película continua de alúmina lo convierte en metal pasivo,

aislándolo del medio corrosivo. Esta película de óxido forma una pantalla o barrera

entre el metal y el medio, siendo la que controla los intercambios entre arribos (14).

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

emigración de los iones AI~' del metal hacía la película para reacciclnar con el

oxígeno del aire o del medio ambiente. El espesor de la película de alijmina varia

entre 40 a 100 AO, según las condiciones de formación. Se compone de dos capas

(Figura 3). La capa barrera en contacto directo con el metal. Es muy conipacta y su

espesor, que no pasa nunca de 20-25 AO, depende de la temperatura a Iii que se ha

formado. Es el resultado directo de la reacción instantánea del aluminio con el

oxígeno.

La capa exterior, que se forma por reacción de la anterior con el medio ambiente,

particularmente con la humedad del aire. Está constituida por boehmita o bayerita,

cuyo espesor, estructura y propiedades dependen de las condiciones en las que se

ha desarrollado: temperatura de contacto, naturaleza, temperatura del medio.

Alumina Pellcula Exterior

Alúmina Pellwla lnterlor

Aluminio Metal

Figura 3. Película de óxidos formados en el Aluminio.

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

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

ácidos, u bases, ya que el es material anfótero (pourbak),. Sin embargo, el dano

principal del aluminio esta relacionado con su ataque por picadura. En particular es

de temer la presencia de iones haluro (CI-) en la atmósfera, que se abscrben en los

defectos de la capa de óxido y conducen a la formación de complejos solubles A1

(OH)2CI. La difusión de las especies solubles lejos de la zona de reaccióri produce el

adelgazamiento de la capa de oxido y el nacimiento de un picadura. De acuerdo con

Rozenfeld, la tendencia de los aniones a dar la formación de picaduras sobre -2 ('1 5) aluminio sigue el siguiente orden: CI- > Br- >I- >F- >S0i2 > IVQ; > PO4 .

1.6.2.- Corrosión del Cobre.

El cobre y sus aleaciones tienen que hacer frente, a menudo a la acción atmosférica.

Como ejemplos clásicos de su empleo cabe constar la acción de tejados y cubiertas

diversas, canales y vierteaguas, adornos en edificios, conductores eléctricos,

artículos de ferretería, etc ('l.

Los materiales de base cobre son muy estables a la atmósfera debido al carácter

seminoble del cobre y a la formación con el tiempo de delgadas capas protectoras

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

corresponde principalmente a una sal básica de sulfato de cobre. En las atinósferas

marinas el cloruro de cobre entra a formar parte igualmente de ella.

1.6.3.- Corrosión del Cinc.

Por su buena resistencia a la corrosión atmosférica, el cinc es un metal muy

empleado en construcciones diversos equipos que operan al aire libre, por ejemplo

en forma de planchas para el tejado o integrando recubrimiento para aroteger al

acero. Precisamente donde el cinc encuentra una amplia utilización es el acero

galvanizado (')

Al reaccionar la atmósfera con el cinc se forma sobre la superficie una delgada

película compacta y protectora de productos de corrosión, esencialmente carbonato

básico de cinc. Las condiciones climatológicas, sobre todo el periodo de exposición

inicial, ejercen un importante papel en la constitución de dicha película. En

atmósferas contaminadas la velocidad de corrosión aumenta debido a lo:; productos

de corrosión experimenta cierta disolución.

El cinc es un metal que en presencia de oxigeno y humedad da lugar a la

formación de hidróxidos de cinc (Zn (OH)2). En presencia de anhídrido carbónico

atmosférico (COZ), el cinc puede dar lugar a la formación de ZnCOs, un compuesto

solo ligeramente soluble en disoluciones acuosas neutras (15).

1.6.4.- Corrosión del Acero.

El acero al carbono es el material metálico más empleado frecuentemente en

estructuras y construcciones de todo tipo expuestas a la atmósfera, por ser un

material económico como por su notable resistencia mecánica. Sin embargo, una de

sus principales limitaciones es su corrosión natural en la mayoría de los ambientes.

En virtud de esto, el acero al carbono requiere siempre de algún tipo de protección

que puede conseguirse por medio de recubrimientos metálicos o de tipo c~rgánico.

Entre los productos de corrosión atmosféricos del hierro generalmente

encontrados están los oxihidróxidos (a - FeOOH, goetita; b - FeOOH, lepidocrocita

y P-FeOOH, akaganeita), el óxido ferroso-férrico (Fe304, magnetita) y 131 hidróxido

ferroso (Fe(OH)2) (15).

La morfología de las capas de productos de corrosión atmosférica del acero al

carbono es compleja. Las películas de corrosión son porosas y por lo tanto no

suministra una buena barrera contra la penetración de 02, H20 e iones de la

atmósfera. Las películas de corrosión formadas sobre el acero al carborio expuesto

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

próxima a la intercara acero/herrumbre, en su mayoría compuestos cle FeOOH

amorfo con algo de Fe304 cristalina, y una capa más externa y porosa de

oxihidróxidos cristalinos, a - FeOOH (goetita) ; 6 - FeOOH (lepidocrocita)

generalmente.

Por lo general, en las atmósferas rurales, urbanas e industriales, lejos de las

costas, se detecta exclusivamente goetita y lepidocrocita. En atmósferas marinas

tiene lugar la formación de akaganeita y magnetita.

2.-Métodos de Control de la Corrosión Atmosférica.

Debido a que la atmósfera no la podemos cambiar existen solo dos maneras de

controlar la corrosión atmosférica. La primera es usando un material más resistente

a la corrosión (selección de materiales), por ejemplo sustituir el acero corriente por

un acero inoxidable, pero esto dependerá del medio. Y la segunda alternativa que

es la más práctica es el empleo de recubrimientos protectores, que aíslen el metal

del medio agresivo, interponiendo alguna barrera entre ambos .En este caso las

opciones son numerosas se puede recurrir a recubrimientos orgánicos o no

metálicos (pinturas, plásticos, grasas, etc.) o recubrimientos metálicos (electrolíticos,

por inmersión en baño de metal fundido, por pulverización, plaqueadc), etc.) así

como a recubrimientos por conversión (anodizado, fosfatado, cromatado,etc) ('l.

Un recubrimiento no metálico es un material líquido pigmentado, el cual al ser

aplicado sobre el sustrato adecuado se transforma en una capa sólida con

propiedades protectoras y de barrera ("l. Los recubrimientos tienen muchos usos en

situaciones industriales. Estas se usan en control de la corrosión, para resistencia

química, resistencia al calor, para control de la temperatura, identificación,

decoración, camuflaje, para retardar el fuego, para control de ruido, para protección

contra el sucio y muchas otras cosas (16). El USO principal de los recubrinientos no

metálicos es la protección contra la corrosión, este es el método de control mas

usado, el 90 % de las superficies metálicas están protegidas con reciibrimientos

orgánicos. Pero estas se deterioran con el tiempo, planteándose el problema de su

costoso mantenimiento periódico, adicionalmente los recubrimientos orgánicos solo

protegen por barrera por lo que una vez deteriorados o dañados la c.orrosión se

acelera.

2.1.1 .-Clasificación de los recubrimientos no metálicos.

Cientos de productos de recubrimiento se venden para uso industrial, y esto hace

imposible memorizar los nombres, atributos, propiedades y las limitaciones de todos

ellos. Por tanto, se necesita un método para clasificar los recubrimientos basados

sobre alguna igualdad, de tal manera que el proceso de selección sea factible de ser

manejable. El método más común de clasificación para los recubrimientos es de

acuerdo al tipo genérico, el cual se refiere al atributo químico, generalrrente el tipo

de resina que es única para un grupo de recubrimientos.

2. l . 1.1 Alquídicas y a Base de Aceite

Los recubrimientos alquídicos usualmente son aceites naturales los cuales han

sido modificados químicamente para incrementar la velocidad de curado, resistencia

química y dureza. Estos son recubrimientos para propósitos generales diseñados

para la aplicación de un amplio alcance de sustratos. Son fáciles de aplicar y pueden

usarse como fondos y acabados. Dan una buena retención del color y brillo pero

presentan poca resistencia química. Están expuestos también a iin proceso

conocido como saponificación, la cual es una interacción química de la grasa con

álcalis formando un jabón, no son adecuados en la aplicación sobre superficies

alcalinas. Curan por oxidación al aire (In.

2.1.1.2 Caucho clorado

Los recubrimientos de caucho clorado son similares a los vini'licos por eso forman

películas delgadas bastante duras y fuertes, que tienen buena resistencia a la

abrasión. Estos tienen excelente propiedades contra el desgaste o Izr erosión y

presentan excelente resistencia a la mayoría de los acido minerales y álcalis, a las

sales y agua fresca, y al crecimiento de los hongos. Curan por medio de evaporación

de solvente(In.

Tienen excelente retención de color y brillo para aplicaciones exteriores, por eso

son muy usados en el mercado automotriz. Son ideales para usarse en las áreas

donde liay pocos gases pero no se recomiendan para revestimiento de tanques.

Estos son algo inferior en resistencia química a los vinilicos o a lo!; cauchos

clorados. Estos curan por medio de la evaporación del solvente .Tienen elevada

resistencia a los rayos ultravioletas (Iv.

Son polimeros semiorganicos los cuales cuando son formulados en los

recubrimientos, tienen una resistencia excepcional al calor y repelen al agua

excelentemente. En las aplicaciones de calor alto, como tubos de escapes,

chimeneas, estos son usados a temperaturas tan latas como 1200 "F('~.

Las resinas orgánicas de los recubrimientos epóxicos contienen un grupo quimico

específico y que se conoce como epóxico. Los mismos son formados a partir de

reacción polimérica controlada entre epicloridina y el bifenol. En general !;e presenta

como un sistema de dos componentes la resina y el endurecedor. El eridurecedor,

por lo general, son poliaminas o poliamidas; de allí el nombre combinad:, de epoxi-

poliamina o epoxi-poliamida. Las resinas epóxi-poliaminas, poseen buena

resistencia al agua. Las resinas epóxi-poliamidas ofrecen protección por barrera, son

menos resistentes al agua que las poliaminas. Las resinan epóxicas poseen también

buenas propiedades mecánicas, con excelentes propiedades químicas, tales como,

resistencia a grasas, solventes, ácidos y bases. A pesar de su costo, son muy

usadas como fondos anticorrosivos para vehículos automotores, recubrimientos

navales, etc(16). Son los caballos de batalla de los recubrimientos, existen muchos

recubrimientos epoxicos modificados con diferentes resinas que tienen una alta

resistencia a muchos ambientes, pero tienen una desventaja es que tienen poca

resistencia a la luz ultravioleta sufriendo un proceso llamado tizamiento.

Los recubrimientos fer

orgánica. Las resinas fen

como fenólicas de cocciór

Los recu brimientos fenólic

barcos, tanques y conte

elevadas temperaturas. E$

Los vinilos son materia

intemperie, a ácidos y álc

en estructuras de acero di

del menudo. Curan por ev,

Resultan de la polim~

resistencia a los agente

resistencia a la intemper

anticorrosivo. El método (

por el oxigeno del aire. Lo

copolimerización, a fin de

más elevadas propiedade:

2.1.2-Recubrirnientos Met:

Las tres principales raz

son: 1) Mejorar la resistenc

oxidación a altas temper

recubrimientos de pintura (

5licos están basados en fenol formaldehído, una resina

~licas son curadas por medio de calor y so7 atribuidas

Se conocen por su resistencia a los químicos y el agua.

1s son materiales de alto rendimiento usados para revestir

iedores que están expuestos a ciertos químicos y a

:os también resisten a las aguas calientes y al el vapor(l6).

2s termoplásticos que tiene una alta resistencia al agua,

lis, pero a solventes es poca. Han sido usados por años

muchos de los diques, erribalse y represas rriás grandes

poración del solvente.

rización de dos poli-isocianatos y presentan elevada

; químicos, gran dureza y elevado brillo ("l. Buena

!, por lo que tienen gran alcance como recubrimiento

5 curado es por secado a temperatura ambiente inducida

isocianatos pueden ser combinados con otra resina, por

obtener una gran serie de productos que presentan las

Se utilizan generalmente como acabados.

mes que induce a la aplicación de estos recubrimientos

3 anticorrosiva del producto.2) Suministrar resistencia a la

ituras. 3) Suministrar una base para la aplicación de l

Centrándose en la primera de ellas, los recubrimientos metálicos cc~ntribuyen a

esa finalidad, con diversos mecariismos de protección: barrera, de sacrificio e

inhibición.

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

8 Depósito electrolítico.

e Inmersión en baño de metal fundido.

o Chapeado.

e Recubi-imiento mecánico.

e Be difusión.

Deposito físico en base vapor.

8 Deposito químico en fase vapor.

Pulverización del metal fundido.

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

en cuenta como protección anticorrosivo del sustrato acero los cuales son

electrodeposición, inmersión de metal fundido, chapeado y pulverizacitin de metal

(termorociado) (15). En cuanto a los recubrimientos existe una graii val-iedad, pero

debido a los costos los más aplicados son los siguientes: cinc, aluminio, plomo,

cobre, cadmio, magnesio, níquel, cromo, estaño y planta, de todos estos los más

utilizados para la protección del acero son el aluminio y el cinc.

2.1.2.1 - Electrodeposición.

Este proceso consiste en la inmersión de la pieza a recubrir en un cuba

electrolítica llena de disolución acuosa de los iones del metal a deposita, la pieza es

conectada al cátodo de un fuente exterior de corriente continua. La pieza a recubrir

va estar en función del tamaño de la cuba, así que estos recubrimientos son solo

para piezas pequeñas Previamente a la inmersión son necesarias operaciones de

deseqgrasado y de decapado, tanto mecánico como químico, del metal base a

recubrir Las características del depósito dependen de muchos factores entre los que

se incluyen temperatura, densidad de corriente, tiempo y composicidn del baAo

(").LOS espesores de recubrimiento son bajos, suelen estar entre un intervalo de 2 - 10 pm por lo que se usan mas que todos para aplicaciones decorativas y no de

resistencia a la corrosión. Los metales más comunes del recubrimiento son: cinc,

cinc-níquel, cinc-hierro, cromo, cadmio y cobre (5).

2.1 2.- Recubrimientos Obtenidos por Inmersión de Bafio de Metal Fundiclo.

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

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

bafio, el metal solidifica sobre la superficie. Existen dos vaiiantes del proceso:

mntinuo, en donde se obtienen espesores de recubrimiento entre un int~swalo de 6-

50pm, y discontinua, obteniéndose espesores más altos (50 - 130pm). 1-0s metales

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

aleaciones de cinc - aluminio (55%AI-Zn), estafio y plomo O.

O El 40 % de la producción mundial de zinc se consume en el proceso de

gal\/anización en caliente. La galvanización consiste en la inmersión de la pieza de

acero en Cinc fundido (450°C) donde se produce una reacción química entre el

hierro y el Cinc que da lugar a la formación de aleaciones zinc-hierro sobre la

superficie del acero, que consigue un recubrimiento especialmente resistente a la

corrosión. El recubrimiento que se forma esta compuesto principalmei~te por tres

capas que se diferencian por su distinto contenido en hierro(Figura 4), la capa mas

interna , fase gamma que contiene 21-28 % de Fe, la capa intermediai, fase delta

que contiene 6-1 1 % de Fe y la capa externa, fase tseta que contiene un 6 %

aproximadamente de Fe.

Figura 4. Fotomicrografía de una sección de un recubrimieni:~ ga~vanizado(~

a La película de Cinc que se forma sobre el acero lo protege de dos

maneras, protección de barrera y protección galvánica (catódica). Es este ultimo tipo

de protección la que permite que productos de acero puedan perrrianecer sin

corrosión durante décadas.

Aunque el galvanizado se utiliza extensivamente en la fabricac:ión de una

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

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

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

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

a La vida protectora de un galvai~izado está determinada prim~ardialmente

por el espesor del recubrimiento y la severidad de las condiciones de exposición. El

tamaño del pieza a galvanizar es una limitante, pues esta en función del tamafío de

la cuba, por otro lado una vez perdido el galvanizado en un equipo en sitio este no

se puede reestablecer es decir ,no puede darse mantenimiento a meiios que su

utilize un acabado encima.

2.1 2.1.1 Proceso de Galvanizado.

El Proceso consta de cinco etapas ("):

1) Desengrase: las piezas se someten a desengrase en soluciones alc;alinas o un

agente desengrasaiite eliminador de grasa, polvo y suciedad.

2) Decapado: en esta etapa se eliminan los óxidos formados, a fin de obtener una

superficie químicamente limpia. Generalmente el decapado se realiza en una

solución de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico.

3) Uso de Flux: Esta sal (cloruro de cinc y amonio) protege la pieza de ia oxidación

después del decapado, además de permitirle al cinc deslizarse sobre el acero.

4) Galvanización: esta operación se realiza sumergiendo la pieza en un baño de cinc

fundido a 450" C de temperatura, aproximadamente (el espesor del recubrimiento es

proporcional al tiempo de inmersión).

5) Inspección: las piezas se someten a inspección a fin de verificar que e:umplan con

las especificaciones solicitadas por el cliente (espesor del recubrimiento).

Figura 6. Proceso de galvanizado en caliente.

2.1.2.1 --Aluminizado en Caliente.

Be igual modo que el galvanizado en caliente, el proceso puede ser continuo o

discontinuo, usando para tal fin aleaciones de AISi. Los recubrirnientos que se

obtienen de dicho proceso estan constituidos bSisicarnente por dos capas aun capa

de difusión de transmisión y una segunda capa de difusión, m:is externa,

dependiendo sus estructuras de la composición química y estructuras de material del

sustrato.

2.1.2.3- Al-Zn

Este recubrimiento se obtiene por inmersión en un baiio fundido de tamposición

química 55 % Al, 1,6 % Si y el resto de Zn. El enfriamiento forzado de la la aleación

produce un revestimiento mayoritario de aluminio con una fase interdendi-itica rica en

cinc. La misión del silicio es la de controlar un espesor uniforme y coiitinuo de la

capa de la aleación y mejorar la adherencia del revestimiento del acero base.

Este tipo de aleación Al-Zn, muestran sobresalientes características de

resistencia a la corrosión atmosférica con una protección galvSinica. Su duración es

varias veces mayor que la ofrece la capa de cinc puro, en el caso de atmósferas

rurales e industriales, y mucha mayor resistencia a ambientes marinos que la capa

de aluminio puro.

. En resumen hasta ahora, los métodos mas comunes para las estiucturas

expuestas al ambiente son el pintado con rswbnmientos organices (rec:ubrirnientss

de base epoxy, poliuretano, fenólico, etc.) y el galvanizado en caliente, los cuales

tienen un buen desempetío en atmósferas no tan severas. Pero, cuando se trata de

ambientes marinos y marinos costeros, donde están presentes un conjunto de

factores como lo son las altas concentraciones de cloruros, fuertes vientos,

condiciones cambiantes de humedades relativas y temperaturas (más al;n en climas

tropicales como el nuestro), estos recubrimientos ven disminuida su acción. En el

caso de los recubrimientos galvanizados la poca resistencia a estos ambientes es

más notoria; ya que no resisten el efecto erosivo, dada la baja resiistencia que

presentan los productos de oxidación del cinc a este efecto.

Por lo anteriormente setíalado, no existe un recubrimiento universal que pueda

aplicarse en todas las condiciones, dependerá del medio al que vaya ser expuesto.

En ese sentido, en el ámbito mundial son muchos los esfuerzos que se están

realizando para conocer el comportamiento de diferentes recubrimientos sobre un

determinado sustrato bajo diferentes condiciones de exposición, pues existe la

necesidad por parte de muchas empresas, industi'ias, organizaciones, etc; de

conocer que recubrimientos obtienen un buen desempetío eii estos arribientes tan

agresivos; y que, como se mencionó anteriormente, los recubrimientos especi'ficados

para hacer frente a estas atmósferas tan agresivas (Marinos, costeroa marinos e

industriales) fallan al cabo de unos pocos atíos (galvanizado, recubrimientos

orgánicos a base de cinc, epoxy, poliuretanos, etc).

Actualmente, se presenta en el mercado una nueva técnica de apli8cación para

recubrimientos metálicos denominada termorociado; la cual ha estado eri estudio en

los Estados Unidos y Europa desde hace algunos atíos, y en los ambientes

evaluados los resultados han sido muy exitosos. Esta técnica presenta uri sinnijmero

de ventajas y cualidades en distintos ambientes, incluso los más agresivos. A

continuación se presentan los fundamentos de este tipo de Recubrimiento

Para comenzar el estudio de este tema se hace necesario primero que todo

establecer un concepto sencillo de este tipo de recubrimiento.

3.1 Definición del Proceso de Termorociado

Es el proceso de rociar metal fundido sobre una superficie pi-eviamente

preparada para formar un relleno metálico sólido. De tal manera, un Metal puro o

aleaciones son fundidos por medio de una flama de oxi-acetileno o arco electrice, y

atomizados e impulsados en pequeñas gotas por un chorro de aire a pretsión hacia

la superficie preparada. Debido a que el rociado se realiza por medio de un chorro

de aire comprimido, el objeto rociado no se calienta demasiado. Es por esto que el

temorociado se conoce como el proceso "en frio" para rellenar una pieza (l.').

Figura. 6 Proceso de Termorociado

Este tipo de recubrimiento proporciona protección eficaz contra la corrosión para

aceros y algunas de sus aleaciones, y en muchos casos es utilizado para protección

catódica en estructuras de concreto amado. Estudios han reportado que la

protección contra corrosión que se obtienen con estos recubrimientos, es de más de

19 años en ambientes agresivos como agua de mar, industrial y marino ('*l9).

El temorociado comprende un grupo de procesos en el que un material metálico

(puro o en foma de aleación) o no metálico, se rocía fundido sobre u11 substmto

preparado para formar una capa protectora. El material utilizadio para el

termorociado esta originalmente en forma de alambre o polvo (Figura 7).

Cuando los materiales utilizados para el recubrimiento se alimentan i3 través del

equipo de termorociado (pistola de Termorociado), ellos se calientan hasta su punto

de fundición o plasticidad para luego ser expulsados hacia el substrato utilizando

gas comprimido. Cuando las partículas golpean la superficie, ellas allanan y forman

capas delgadas que se adhieren a las irregularidades de la superficie preparada. Es

similar al proceso de pintado con spray, pero con la clara diferencia, de en vez de

alimentar pintura se alimenta el material a termorociar en forma de alambi'e o polvo

:Soliu ui powcler Electrfc or y . ~ = lVlc)Iterl Parl i~ies i i i ipd~t F ~nisl>rd codtitiq feeiisto~k tieat s o u r ~ e parrii les are vri substrdte

i i~el ts 'eeeds~o~ k d ~ ~ t l e r a t e t l drld (latteii

Figupa 7 Proceso general del Termorociado

Las estructuras de las capas del Termorociado difieren de las que tierie el mismo

material durante su forjado, debido a la naturaleza misma del increniento de la

temperatura y también porque la composición de la capa, es a menudo afectada

por la reacción del proceso con los gases y la atmósfera circundante rnientrais los

materiales estan siendo fundidos. Por ejemplo, dónde aire u oxígeno se i~tiliza como

gas de proceso, pueden formarse óxidos del material aplicado y pueden llegar a ser

parte del recubrimiento. Las variaciones en la estructura del recubrimientcs dependen

del proceso particular de termorociado aplicado, los parametros del proceso,

t6cnic.a~ empleadas, y el material utilizado durante el proceso. La figuras 8 muestra

como las partículas fundidas que salen a alta velocidad, golpean y se enfrían sobre

la superficie preparada "O). La figura 9 ilustran la típica estructura laminar del

termorociado. El recubrimiento que es formado es no homogéneo y contiene un

cierto grado de porosidad y óxidos @')

Figura.8 Proceso de Impacto de las partículas fundidas del Termorociado

@

Figura 9.Estructura de Capas del Recubrimiento Termorociado '21).

La unión entre la capa Temorociada y el substrato es gsneralmenttt mschnica.

La preparación apropiada de la superficie del substrato antes de Termorociar es sin

duda la parte mhs crítica para lograr una excelente adherencia con el metal base.

3.3 Procesos de Termorociados

Los procesos mhs comunes de aplicación de recubrimiento9 terrnorociiados son:

3.3.1 Termorociado de alambre por llama

El proceso de termorociado por llama es el mas antiguo, usa el c'alor de una

reacción química como fuente de fundición Q2). Los gases de combustibles mas

comunes son el acetileno, el metil-acetileno-propadieno- propano (MAPP), el

propileno, y el gas natural, los cuales se combinan estequiometricamente con

oxigeno. El acetileno es el más ampliamente usado debido a que produce las

temperaturas mas altas. Cualquier niaterial disponible en tablas de alambre es

capaz de ser fundido por debajo de 2480 "C (4500 "F). La Figuras 1 O y 11 muestran

el esquema del proceso.

Figura 40 Sistema de Termorociado por Llama de Alambre (21:'

Figura.

CommI EquIpmñ

Proceso esquemático del Termorociado por Llama con alambre.

El material en forma de alambre es alimentado continuamente en un equipo en el

cual pasa a través de una cámara de combustión de oxigeno-acetileno en el cual el

material es fundido y atomizado, mediante aire comprimido el material sale a muy

alta velocidad disparado sobre la superficie a recubrir, la cual ha sido preparada

mediante una limpieza química y mecánica

Esta técnica se usa ampliamente en sitio para Termorociado de cinc, aluminio, y

aleaciones de cinc - aluminio debido a su bajo costo de inversión y a que los equipos

son portátiles. En general, con este proceso el recubrimiento exhibe más baja fuerza

de adhesión, porosidad mas alta, y transferencia de calor mas elevada al substrato

que el plasma o Termociado con arco eléctrico.

3.3.2 Termorociado de Polvo por Llama

Esta técnica también usa gases de la combustión como la fuente de calor, pero a

diferencia del anterior utiliza polvo como material de aporte (Figuras 12 y 13). Este

ofrece la ventaja de poder Temtorociar materiales que no están disporiibles en la

forma de alambre. El proceso de termorociado por aplicación de polvo consiste en la

alimentación continua de polvo en un depósito de alimentación montadc encima de

la pistola que introduce el material en una cámara de combustión cle oxigeno-

acetileno en el cual la mezcla de combustible funde el material y mediante aire

comprimido es disparado a alta velocidad sobre la superficie preparada(20'.

. Las pistolas de Termociado de polvo son mas ligeras y más pequefia que las de

los otros procesos termorociado. Las velocidades de partícula son más bajas que

las del proceso de llama con alambre, por lo que el recubrimiento tiene

generalmente una adhesidn más baja al sustrato, y porosidad elevada en

comparación a los otros métodos de termorociado.

i Nozzle

Subctrate -A--

Figuaa 12 Sistema de Termorociado de polvo por Llama

$W&P %~@d@f

Figura 13. Esquema del proceso de termorociado con polvo

3.3.3 Temorociado por Arco Eléctrico

Para este proceso se utiliza alambre y no es necesario utilizar gases de

combustión. Las Figuras 14 y 15 muestran un proceso de termorociado de arco

eléctrico. Dos alambre alimentados al equipo sirven como electrodos los cuales

inicialmente se aíslan uno del otro y avanzan para encontrarse en el punto de

intersección con el flujo de gas atomizando. Un potencial es aplicado a través del

alambre para que se forme un arco en el punto de intercepción donde el alambre es

fundido '23). LOS dos alambres, son cargados eléctricamente con polaridades

inversas, e ingresados a la pistola de arco eléctrico a una velocidad coordiriada.

Cuando los alambres llegan al punto de contacto. Las cargas opuestas crean una

energía suficiente para derretir continuamente las puntas de los alambres @O). Aire

comprimido es utilizado para atomizar el metal fundido y acelerarlo contra el sustrato

a recubrir

Debido a las temperaturas altas en la zona del arco, el recubrimiento posee una

adherencia excelente y una fuerza cohesiva elevada. El sobrecalentamic?nto de las

partículas lleva a interacciones metalúrgico después del impacto de las partículas

con el substrato del metal. Estas interacciones localizadas pueden llevar éi menudo a

imanchas de soldadura pequefias; esto aumenta considerablemente la adherencia y

las fuerzas cohesivas al metal base comparando con las técnicas anteriores. El

Substrato se calienta mucho menos que en los demás procesos debido a la

ausencia del calor de la llama. El proceso de arco eléctrico es en la mayoría de los

casos menos costoso de operar que los otros procesos, y los requerimientos de

corrientes son bajos

Figura 14.Sistema de Termorociado por Arco Eléctrico.

&e Wre Gun 1 1

Figura. 16 Proceso esquemático del Termorociado por Arco Eléctiico.

El sistema de termorociado de arco eléctrico, como el sistema de rociado con

llama, es ligero y portátil y normalmente se usa en sitio. Un generador portátil puede

usarse para proporcionar electricidad para los trabajos a larga distancia.

3.3.4 Temorociado por Plasma

El sistema de termorociado por Plasma es un sistema muy flexible debido a que

desarrolla suficiente energía para fundir cualquier material. Utiliza polvo como

material de aporte (20). Para generar el plasma, un gas inerte usualmeiite argón o

nitrógeno atraviesa un arco eléctrico dentro de la pistola calentando el gas. (Figuras

16 y 17)

El sistema de plasma incorpora un cátodo y un ánodo separados por una

pequeña distancia dentro de una cámara. Corriente continua es aplicacla al &todo

formando un arco con el ánodo, al mismo tiempo que los gases pasan por la

cámara. Plasma proporciona temperaturas controlables por debajo del punto de

fundición de cualquier sustancia conocida. Para generar el plasma, un gas inerte

atraviesa un arco eléctrico dentro de la pistola calentando el gas.

El arco eléctflco generado es tan potente que separa los gases en electrones a

un estado de materia conocido como "plasma". Mientras el plasma inestable se

recombina de nuevo a su estado gaseoso, energía témica es liberada. Durante este

punto de recombinación, las temperaturas llegan a los 16,600 OC, lo cu'al excede la

temperatura superficial del sol, en este momento se inyecta el material de aporte

(polvo) en la cámara de gas, el cual es fundido y disparado a alta velocidad

mediante la inyección de aire comprimido. Un aspecto importante de aiencionar es

que a pesar de las altas temperaturas de este proceso, el componente 3 recubrir

elevara su temperatura solamente de 38 "C a 260 "C (1 00 "F a 500 "F).EI sistema de

plasma produce un recubrimiento excelente en equipos complejos y costosos de

reparar, éstos recubrimientos ofrecen las mas altas fuerzas de adhesión y el

contenido de oxido mas bajo, debido al uso de gas inerte en comparación a los otros

procesos. Particularmente el trabajo en sitio, de otros procesos de terinorociado

normalmente proporcionan las capas adecuadas, y el plasma generalmente no se

usa para trabajos de este tipo. El Termorociado con plasma se usa a menudo donde

se necesitan recubrimientos que proporcionen proteccidn contra la coi-rosión de

químicos o corrosión a altas temperaturas y donde el trabajo pueda hacerse en un

ambiente controlado.

Figura 16.Sistema de Termorociado por Plasma

Figura 17. Proceso de Termorociado con Plasma

3.4 Tipos de Recubrimientos Termorociados

3.4.1 Recubrimientos Resistentes a la corrosión: Cinc, Aluminio y aleaciones de

CincAluminio (22)

Recubrimientos de cinc, aluminio, y aleaciones de cinc-aluminio son importantes

anticorrosivos debido a que ellos son anódicos al acero. En otras palabrcis, ellos se

corroen preferencialmente para proteger al acero, es decir, actiian como

recubrimientos de sacrificio previniendo la corrosión del sustrato base acero. El Cinc

es un metal mucho más activo que el aluminio, pero las capas de aluminio son más

duras, tiene mejor adherencia y forman una capa de óxido protector que greviene la

corrosión y es más resistente a erosión.

Cinc y aluminio y sus aleaciones son los metales más ampliamente usados como

recubrimientos Termorociados. Ellos se usan extensivamente para la protección

contra la corrosión del hierro y acero en una amplia gama de ambientes y se ha

demostrado su vida útil de protección a largo plazo (19 afios) en ambientes como

agua de mar, marinos e industriales (').

Bajo la mayoría de las condiciones, cinc y aluminio son más resiste17tes que el

acero; por consiguiente, ellos forman una barrera eficaz entre el substratcj de acero y

la atmósfera:

Los recubrimientos de Cinc y de aluminio proporcionan protección e:~celente en

una variedad ambientes marinos e industriales. En general, aluminio se corroe mas

rápidamente que cinc en las condiciones muy agrias, pero el cinc se desempefia

mejor que el aluminio en condiciones alcalinas. El termorociado de ,Aluminio es

seleccionado para la protección de acero en plantas químicas o en otras

aplicaciones donde las temperaturas excedan 120 "C (250 "F). El termorociado de

cinc se utiliza en minas de carbón debido a que existe la posibilidad de que el

aluminio con el acero genere chispas con el impacto. El cinc normalinente es el

metal preferido para la protección de acero en las aguas dulce; aluminio se usa en

las soluciones acuosas por encima de los 65 "C (1 50 "F).

Los recubrimientos de aluminio son utilizados para altas temperatui-as (550 "C

1020 "F) debido a que proporcionan excelente resistencia a la clxidación y

protección catódica contra la corrosión en atmósferas industriales, gases calientes,

y condensación. El sellado de recubrimientos de aluminio termor0'oc:iado no es

esencial, pero puede aplicarse para propósitos decorativos o para mantener una

apariencia del ideal. Para altas temperaturas se recomienda pinturas a base de

silicana aluminio

El Puente Pierre Laporte ubicado en Canadi4 y atraviesa el río de St. Lawrence

cerca de la ciudad de Québec es la estructura mas grande del mundo en

Termorociado (Figura 18) .Los 1,8 millones ft2 del &ea superficial del puente de

acero son protegidas del corrosión con termorociado de Zn. Fue Termorociado en

1977 y hasta ahora presenta un excelente desempeno. Esta estructura es un

ejemplo de los costos -beneficios larga vida útil de estos recubnmientos. li4).

Figurg 48. Puente Pierre Laporte en Canada. Estructura más grande del Mundo en

Termorociado.

La selección de Temorociado de cinc o de aluminio depende del ambiente de

senricio y la vida deseada.

La protección contra la corrosión también se proporciona por el uso de

aleaciones de cinc - aluminio, como Zn-15Al. Esta aleación se ha usado

exitosamente en los Estados Unidos sobre áreas especificas o componentes de

puentes o puentes completos en operaciones de repintado algunos eistados tales

como Ohio y Connecticut han aplicado Temorociado de aleación de Zn/191 a puentes

durante el reemplazo completo de los sistemas originales de pintura.

En 1995 El Departamento de Transporte de Ohio (DOT) reporta que ha aplicado 85

5% Zinc/l5% aluminio a 10 puentes en los últimos 8 anos sin reportar ,fallas. Estos

puentes tienen 8 mils (0.2 mm) de metal por especificación y son sellados con

sellador fenólico.

Tabla 7.Ventajas de los recubrimientos de Aluminio y Cinc.

Aluminio Resistencia a altas temperaturas Peso bajo k protectora. Reduce la corrosión

Cinc Excelente para protección catódica. Excelente resistencia contra daños ,

3.4.2 Recubrimientos Termorociados de Polimeros

mecánicos. Vida útil predecible

Usado como fondo anticorrosivo.

C

Recubrimientos Termorociados de plásticos o polímeros han sido desarrollados

para aplicaciones de infraestructura. Los Polimeros Termorociados son polvos

termoplásticos aplicados por llama o plasma. El polímero debe tener una

temperatura de fusión que permita ser fluido durante el proceso Terrriociado. En

adición el polímero no debe polimerizar, degradarse o carbonizarse en la llama. Los

Termorociados plásticos no contienen compuestos orgánicos volátiles y son útiles en

áreas con estrictas regulaciones ambientales. Los recubnmientos termorociado de

polímero han sido usado par recubrir acero acondiciones atmosféricas muy frías

donde la pinturas no son practicas. La Sociedad para Recubrimientos Protectores

esta desarrollando una especificación para polímero termorociado por Ilaina, y varios

vendedores ofrecen equipos y alimentadores de polimeros.

,

3.4.3 Otros Recubrimientos Termorociados

Resistente a ambientes marinos e industriales Fornia una película de oxido delgada y

Recubrimientos Termorociados de otros materiales son usados para

aplicaciones especiales. Las propiedades de desgaste de aleaciones ferrosas y

superficie no ferrosas pueden ser mejoradas por el uso de cornbinaciones

apropiadas de procesos Termorociados y materiales de recubrimientos.

Recubrimientos de metales duros tales como aleaciones Cr-Ni-B y recubrimientos de

carburos son dos de los principales recubrimientos utilizados para este propósito.

Recubnmientos inertes cerámicos han sido usados en dispositivos médicos y

implantes Recubrimientos metálicos conductores son usados como escudos en

componentes electrónicos contra campos o interferencias eléctricas y magnéticos

que pudiesen dañar componentes (23).

65

Para temperaturas de 900 a 1000 "C (1650 a 1830 "F) los recubrirnientos de

Cromo-Níquel con espesores de15 mils pueden usarse para protección a

temperaturas en este rango. €11 la ausencia de gases sulfurosos, las aleaciones

poseen generalmente una composición de Ni-1 5Cr-25Fe a Ni-20Cr. Para ambientes

que contienen gases sulfurosos, una aleación del níquel-cromo, seguida por una

capa suplementaria de aluminio de 4 rriils, ha mostrado ser un sistema eficaz.

Durante el tratamiento de calor, el aluminio difunde en la aleación del níquel-cromo,

formando una capa rica en aluminio que es muy resistente al ataque de gas

sulfuroso.

El Trabajo realizado con superaleaciones de FeCrAl ha mostrado ser un sistema

estable con buena ductilidad y resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Estas

aleaciones ofrecen una alternativa para alabes de turbina que trabajan a

temperaturas muy altas.

3.5 Características de los Recubrimientos Termorociados

3.5.1 Dureza, densidad, y porosidad.

Los recubrimientos Termorociados son con frecuencia usados debidos a su alto

grado de dureza en relación a recubrimientos orgánicos. Su dureza y resistencia de

corrosión los hacen valiosos en aplicaciones de alto-uso. La dureza y densidad de

los recubrimientos termorociadas son típicamente más bajas que el material de

alimentación del cual los recubrimientos fueron formados. En el caso de los

recubrimientos Termorociados metálicos, la dureza y densidad de la capa dependen

del material a ser termorociado, del tipo de Equipo de termorociado, y de los

pargmetros de operación. En general, cuando la velocidad de partícula se hace más

alta, el recubrimiento es más duro y la capa es más densa. Las velocidades de

partículas para los diferentes procesos de Termorociados en orden descendente

son Llama por oxígeno de alta-velocidad (HVOF), Termorociado por plasma,

Termorociado por arco eléctrico, y Termorociado por Llama. La dureza y densidad

puede depender también de la temperatura de la partícula y del tipo de gas de

atomización usado. Los recubrimientos Termorociados usualmente exhiben dos

características comunes que lo identifican por su apariencia, primero uria superficie

rugosa (similar a un papel de arena) y segundo una estructura con inherente

porosidad. Una típica rugosidad de un recubrimiento termorociado esta en un rango

de 5 a 13 pm.La porosidad usualmente esta en un rango de 2 a 17%, la cual

depende del tipo de proceso de tennorociado, parámetros de aplicación y material

de Termorociado (23).

3.5.2 Resistencia a la Corrosión

Los Recubrimientos Termorociados metálicos pueden ser o anódicos o catódicos

al metal base. Los recubrimientos que son catódicos al metal base necesariamente

deberán ser gruesos para su protección. Por ejemplo, el acero inoxidable es usado

extensivamente para ejes de bombas y turbinas. Latón, bronce, níquel, acero

inoxidable, cobre, etc., son de poco uso en recubrimientos delgados debido a que el

metal base será atacado rápidamente por los poros del recubrimiento. Es por ello

que estos materiales no son usados para aplicaciones como tanques y e:;tructuras a

menos que sean sellados respectivamente.

Los recubrimientos que son anódicos al metal base son los mas usados, estos se

corren o se sacrifican para proteger al metal base. Los metales Termorociados

comúnmente usados anódicos al acero al carbono son zinc, aluminio, aleaciones Al-

Zn, y Cadmio. Estos metales protegen al acero tanto galvánicamente como por

barrera, así que la porosidad no es tan importante como en los recubrimientos

catódicos .que solo protegen por barrera. Por estas razones, el zinc y el aluminio son

los materiales más usados para la protección del acero contra la corrosión. A pesar

que el cadmio es tarribién utilizado, el alto costo y su toxicidad limitan si! aplicación.

Recubrimientos con zinc tan delgados como 25 micrones son totalmente prácticos

para cualquier condición atmosférica, aunque espesores mayores son utilizados por

la mayor vida Útil que produce.

3.5.3 Adherencia

Los Recubrimientos Termorociados pueden tener valores de adhei-encias muy

altos. Recubrimientos especiales, usados para resistencia al desgate, son aplicados

por procesos de Termorociados con velocidad de partículas altas, los cuales puede

tener adherencias mayores que 34,000 kPa (5000 psi) medido de acuerdo a la

norma ASTM C633 "Standard Test Method for adhesion or Cohesive Strenght of

Flame Sprayed Coatings." .La mayoría de los Recubrimientos usados para

aplicaciones de infraestructuras tienen valores de adherencia comparaoles a los

recubrimientos orgánicos. Recubrimientos típicos de campo y de taller de- cinc,

aluminio, cinc-aluminio tendrán adherencias que va desde 5440 a 13,600 kPa (800

a 2000 psi) medido por ASTM D4541 "Standard Test Method Fol. Pull - 8 f f

Streright of Coatings Using Portable Adhesion Testers".

Rosbrok (23) (1999) reporta que valores típicos usados en especificaciones son

1000 psi y 2500 psi para pruebas de adhesión para recubrimientos aplicados por

llama y arco eléctrico respectivamente. Por otro lado Barrier group (19) reporta que

los valore de adhesión par aplicaciones por gas deben estar por encima (le 600 psi,

mientras los de arco eléctrico pueden alcanzar valores superiores a los 1000 psi.

3.6 Preparación de la superficie de los Recubrimientos Termorociados

Los recubrimientos Termorociados tienen una adherencia mecánica al sustrato.

Debido a esto la preparación de la superficie es una de la etapas mas cril:ica de este

proceso, y juega un papel importante en la calidad y durabilidad de este

recubrimiento La limpieza de la superficie es fundamental para todos Ics procesos

de Termorociados pero en especial para la del proceso por Ilama,.es necesario que

la superficie permanezca sin contaminación alguna, libre de grasas .'-ambién se

recomienda que la superficie preparada se recubierta tan pronto como sea posible

después de la preparación, para prevenir la posibilidad de contaminación o oxidación

de la superficie (23).

3.6.1 Limpieza y Desengrase

Depósitos de corrosión, óxidos, pintura remanentes, o grasa debe ser removidos

antes de cualquier proceso de termorociado sea iniciado. Los depósitos pueden ser

removidos por cepillo de alambre, esmerilado, abrasivo, o por limpieza química

Desengrasar normalmente es la manera más económica y más segura de remover

lubricantes y aceites. Todos los solventes deben ser usados en áreas bien

ventiladas, y por personal propiamente entrenado para su uso. En aplicaciones

critica y de riesgo gas Freón pude utilizarse como agente desengrasante.

3.6.2 Rugosidad de la superficie:

Después que el desengrasado ha sido alcanzado, enrugueser la superficie es el

siguiente paso, es decir, crear perfil de anclaje sobre la superficie a recubrir para

mejorar la adherencia del recubrimiento al sustrato .Existen tres métodos iitilizados

para los procesos de Termorociados .Ellos son Rough Threadirlg , Grit Blasting y

una combinación de ellos.

3.6.2.1 El Rough Threading

E:s generalmente usado para superficies cilíndricas Consiste esencialrriente en un

mecanizado en que la parte a ser preparada es montada en un torno y una cortadora

especial deja una superficie como una rosca o en forma de hilo en el área a ser

Terrnorociada. Este tipo de preparación proporciona excelente adherencia del

recubrimiento al substrato. Esta técnica es limitada a sustrato con secciones

gruesas. No es recomendado para recubrimientos de bajo espesor.

3.6.2.2 Grit blasting

Es el procedimiento de preparación de superficie más usado. Este proceso

limpia la superficie de contaminación con oxido, polvo, pintura remanente,

depósitos., etc., creando un perfil de anclaje en la superficie, que mejora

considerablemente la adherencia del recubrimiento.

Óxidos de aluminio y granallas de acero son los abrasivos mas rimpliamente

usados en procesos de de preparación de superficie de rec;ubrimientos

Termorociados .Los óxidos de aluminio son usualmente fabricados del desgaste de

ruedas de moliendas. Esta fuente sin embargo económica, puede presentar

problemas de contaminación sino se limpian adecuadamente ser posibles fuentes de

ampolladuras de recubrimientos Termorociados (*''.~rena, carburos de silicona

también son usados como abrasivos. Las presiones de aire varían de 30 a 90 psi El

tarriaño del gRt va estar en función del espesor del recubrimiento .estos

generalmente esta en un rango de -10+30,-14+40, y -30+80 malla Tyler (23).

Antes de la aplicación del recubrimiento de termorociado, el substrato de acero

debe ser llevado a condición de metal - blanco (según la norma SSPC-SlD5-82) con

un perfil de anclaje de 75 pm, o 3 mils. El sharp grit debe usarse, para lograr el perfil

necesario y la adherencia mecánica del recubrimiento al sustrato. El material para la

limpieza abrasiva de tener un tamaAo de 18 a 24 malla tyler se usan los materiales,

como el óxido aluminio, arenisca férrico, el slag de carbón, y arena de sílice.

En la norma DOD-STD-2138 publicada por la Armada Marina de Icis Estados

Unidos (U.S Navy 1981) (24) en base a los excelentes resultados de los

recubrimientos Termorociados de aluminio en sus barcos, " Metal Sprayed Coatings

Systems for Corrosion Protection Aboard Naval Ships " .Este Standard define

clarainente la apropiada preparación que deben tener los reciibrimientos

Termorociados por asluminio Especificada por Nace 1"white Metal Blast Cleaned

Surface Finish" (SSPC-SP-5 )con 2-3 in para perfil de anclaje. Esta preparación es

esericial para la adhesión y el desempeño de los recubrimientos Termoi'ociados de

aluniinio.

El precalentan-iíento del substrato es a menudo beneficioso. Precalentando entre

65 @ 95 "C (1 50 @ 200 "F) eliminará la condensación de la superficie y i-educirá los

diferenciales de retracción entre la capa y el substrato. Es solo generalmente

empleado con él procesos de termorociado de llama donde utilizan una llama como

la fuente de calor para calentar el substrato.

3.7 Sellado de los Recubrimientos Termorociados

13 sellado es un proceso por el cual los poros del revestimiento son Ilc?nados para

eliminar la posibilidad de filtración de fluidos corrosivos que pueden a contribuir a

fallas prematuras. En los recubrimientos Termorociados, la porosidad puede estar en

un Tango tan alto como 17 % vol y es usualmente de tipo interconectado, haciendo

que el revestimiento sea permeable a gases y líquidos. La porosidad puede dejar al

sustrato disponible para el ataque corrosivo (23). Así pues, el sellado del rtwestimiento

prevendría el ataque corrosivo del material base. Hay i.ina diferencia entre un

sellador y una capa de pintura la cual cubre el metal termorociado ccln una capa

protectora. Un sellador es de baja viscosidad y penetra los poros sellándolos, sin la

net~s idad de aAadir todo el espesor de la capa protectora (19).

Selladores o topcoats normalmente se usa para extender la vi'da de los

recubrimientos termorociados y para los propósitos decorativos. Los selladores

reducen el área total del metal expuesto y por tanto la velocidad de disolución del

revestimiento, tambien disminuye la textura superficial, lo que ayuda a prevenir la

retención de arena y otros contaminantes como sales corrosivas, eses de pájaros,

etc.

La norma Británica British Standard (23) (BS5493, 1977) reporta que:

"Recubrimientos Termorociados de aluminio sellado proveen 20 anos o mas de

protección al acero contra la corrosión sin manteriimiento en ambientes de salpiques

de agua de mar.

3.7.1 Formulación de los Selladores

Se formulan los selladores para tener las siguientes propiedades (19):

(a) Una viscosidad baja que facilitate una excelente penetración en los poros de los

recubrimientos Termorociados.

(b) baja relación volumen sólido

(c) Baja absorción de agua para resistirse la humedad.

(d) Inerte al ataque de químicos y ataques por agentes corrosivos

(e) Compatible con el material termorociado.

El sellador puede o no tener pigmentos, y además de hojuelas cle aluminio.

Proporcionan un acabado que es decorativo. Además debe ser lo más impermeable

posible para impedir el paso de humedad.

3.7.2 Tipos de Selladores ("):

Los selladores comunes incluyen vinílicos, epoxicos, fenólicos, y poliuretanos.

Los selladores no siempre son necesarios para recubrimientos de cinc o de

alurninio, debido a la protección galvánica. Sin embargo, ellos normalmente se usan

en la mayoría de los ambientes con la finalidad de extender la vida útil del

recubrimiento. Una capa del sellado también crea una apariencia más agradable.

Un estudio realizado por The American welding society (') reporto que los

recubrimientos termorociados de aluminio y cinc con y sin sellador dieron completa

protección a paneles de acero durante 19 aAos en ambientes marinos, inclustriales y

de agua de mar En el caso de los recubrimientos termorociados de aluminio la

diferencia solo fue de estetica ya que ambos no mostraron óxidos del metal base.

En atmósferas marinas, la aplicación de una capa de wash primer mas d0.s capas de

vinílico de aluminio realzaron la apariencia y extendieron la vida del recubrimiento

zinc en un 100 %.

a. Vinílicos. Los recubrimientos de tipo vinilico son bien apropiados para sellar

recubrimientos Termorociados. Ellos son compatibles con la mayoría de los

ambientes de servicios incluyendo servicios de inmersión en agua de mar,

ambiente marino, y Industrial. Los recubrimientos vinílicos son c.ompatibles

con cinc, aluminio, y recubrimientos 85 % Zn-15 %-Aluminio. Ellos tienen baja

viscosidad. Deben ser aplicados a espesores de película seca de aprox. 37,5

pm (1,5 mils).Selladores vinílicos pueden ser adicionalmente recubiertos con

pintura vinilica como acabado. Capas subsecuentes deben ser aplicados en

un espesor de película seca de 50pm (2mils) por capa.

1). Epoxy. Tres tipos de selladores de epoxy son usados: epoxy coal tar, epoxy

mastic de aluminio y un sistema de epoxy como fondo/ y poliurt?tano como

acabado.

f . Epoxy coa1 tar. El revestimiento epoxy coa1 tar puede ser usado con

una simple capa para uso sobre recubrimientos termorociados de cinc,

aluminio y 85-15 cinc-aplicados a tuberías, tanques,.extensiores, etc. El

sellador epoxi coal tar debería ser adelgazado a 20% de volumeil y aplicado

a una simple capa a un espesor de 4 a 6 mils aproximadamente, este sellador

aplicado a un espesor apropiado cubre la rugosidad del re.cubrimiento

termorociado dejando una superficie lisa que minimiza la fricción hidráulica.

2. Epoxy mastic de aluminio El sellador epoxi mastic de aluminio es

apropiado para uso a una capa sobre termorociado de cinc, aluminio, y 85-15

cinc-aluminio para uso en atmósferas marinas, industrial, y rural. El epoxi

mastic de aluminio debe ser adelgazado al máximo contenido recomendado

por el fabricante y aplicado a un espesor de 3 a 5 mils. Este sellador provee

un acabado de apariencia de aluminio.

En la norma DOD-STD-2138 desarrollada por la armada marina de los

Estados Unidos especifica el uso de un sistema de termorociado de aluminio

Tipo II para aplicaciones a baja temperatura <80 "C. Este sistema consiste de

7-10 mils de termorociado de aluminio sellado con epoxi poliamida

adelgazado a 1 mils de espesor de película seca y dos capas adicionales de

pintura de Epoxy poliamida de 2-3 mils por capa.

3. Sistema Fondo Epoxy 1 Acabado Poliuretano. El sistema sellador

epoxi/poliuretano para uso sobre recubrimiento termorociado de cinc,

aluminio, y 85-15 cinc-alumirrio expuestos a atmósferas marina, industrial. El

epoxi debe ser adelgazado al máximo contenido recomendado por el

fabricante y aplicado a un espesor de 3 a 4 mils El acabado poliuretano debe

ser aplicado a un máximo espesor de 3 mils. El poliuretano puede ser

procurado en una variedad de colores.

(c) Fenólico aluminio: El sistema sellador fenólico para uso sobre recubrimiento

termorociado de cinc, aluminio, y 85-1 5 cinc-aluminio expuestos a atmósferas

marina, industrial, El sellador debería ser adelgazado a 15% volumeri y aplicado

iin espesor de 1,5 mils. Una segunda capa de aluminio-fenólico debe ser

aplicado al sellador seco a un espesor de 2 mils.

El Departamento de transporte de Ohio (DOT) ha aplicado termorociado de 85-

'15 cinc-aluminio a 10 puentes sobre los últimos 8 años sin reporte de fallas.

Estos puentes tienen 8 mils y son sellados con sellador fenólico.

(d) Wash -primer-butiral vinílico: El sistema sellador wash primer butiral vinilico

para uso sobre recubrimiento termorociado de cinc, aluminio, y 85-15 cinc-

aluminio expuestos a atmósferas marina, industrial, El sellador wash primer debe

ser adelgazado de acuerdo a las instrucciones del fabricante a un espesor de

12.5 pm (0.0005 in.).Sobre el sellador seco una capa de sellador wash primer

puede ser aplicada a 2 mils. Este sellador es disponible en una variedad de

colores y con diferentes brillos.

e. Selladores para altas temperaturas.

(1) Silicona de aluminio .Este sellador de silicona de aluminio es apropiado

para uso sobre termorociado de aluminio, y 85-15 cinc-ali~minio para

aplicaciones de altas temperaturas .El sellador deber ser adelga;!ado a 15 %

volumen y aplicado una primera capa adelgazada de 1 a 1,5 mils y posterior

un asegunda capa de 1,5 a 2 mils. En la norma DOD-2138 publicada por la

armada marina de los Estados Unidos (19) se especifica el uso de sellador de

pintura de aluminio para el sistema del tipo I termorociado de aluminio (10-1 5

mils) en aplicaciones para altas temperaturas (>80 "C) con do!j capas a

espesor de 1,5 mils. La armada de los estados unidos emplea este sistema en

sus válvulas de vapor.

(2) Silicona alkyd. Este sellador de silicona apropiado par uso sobre

termorociado de aluminio, y 85-15 cincaluminio para aplicacionss de altas

temperaturas .El sellador deber ser adelgazado a 15 % volumen y aplicado a

dos capas capa adelgazada de 1,5 a 2 mils.

3.7.23 La Aplicación del Sellador

Ellos son generalmente aplicados en un mínimo de dos aplicacionesi la primera

apli t~ción es adelgazada lo que permite la penetración apropiada en los poros de la

capa. Los selladores generalmente son productos de baja viscosidad se aplican

generalmente a bajo espesor 75 pm (0.003 in.) o menos.

E 3 importante que la superficie de metal rociado este libre de partículsis de polvo,

seco, y libre de contaminaciones de sales de cloruros o sulfato que pueden estar

presentes en la atmósfera. Se debe aplicar el sellador poco después dt? que metal

termorociado este a temperatura ambiente, para prevenir la coi~taminación

mericionada anteriormente.

1-a aplicación puede realizarse con el cepillo, rodillo o con pistola. Se debe

recordar realizar un mínimo de dos capa.

3.7.4 Mantenimiento de los Recubrimientos Sellados

Con el tiempo de exposición los selladores tienden a perder sus propiedades. La

restauración de los mismos comprende la limpieza con cepillado del alambre para

quitar los productos de la corrosión y materia extratía, seguidas por la aplicación de

una nueva capa de sellador, preferiblemente de el mismo tipo que el utilizado

originalmente, ya que debe ser compatible (lg). La nueva capa aplicada de sellador

servirá entonces, como una barrera para permitir extender la vida útil del

termorociado.

Resistencia a la corrosión por agentes agresivos: Ácidos, Gases sulfurosos,

Solventes, etc.

Son tolerantes a daAos mecánicos. Ofrece protección catbdica

No requiere de tiempo de curado.

Pueden aplicarse un espesor de recubrimiento mayor que el que se obtiene

con el galvanizado.

Tiempo de vida útil predecible.

Ideal para áreas grandes.

Aplicación a muy baja temperatura.

Buena resistencia a la abrasión.

El espesor puede medirse inmediatamente después que se aplique.

Inspección inmediata

Costos de aplicación competitivos.

Disipa el calor generado rápidamente.

m No hay peligro de toxicidad ni inflamabilidad de solvente. Cumple con las

Restricciones arribientales. Ambientalmente seguro.

No se degrada por temperaturas extremas u otros efectos atmosfi:ricos como

luz uv. Recubrimientos Termorociados viejos pueden ser cubiertos con selladores,

con mucho mas éxito que superficies pintadas las cuales están oxidadas.

Aumenta la adherencia de la pintura como una segunda capa.

13 tamaño o forma de la estructura a ser protegida no es un factor lirnitante. Los

componentes pueden ser Termorociados en plantas o en sitio. El espesor del

recubrimiento puede controlarse según el grado de protección requerida Para una

vida de servicio muy larga o en las condiciones muy corrosivas, es posible aumentar

el espesor de la capa para reforzar protección contra la corrosión.

Pueden aplicarse cinc o aluminio en espesores de recubrimiento que van de 50

a 500 Fm (2 a 20 mils). Las áreas a recubrir donde las discontinuidades o el espesor

sea insuficiente, pueden ser rectificadas fácilmente realizando un termorociado

adicional.

Las capas de Aluminio y cinc poseen una excelente adherencia al acero si se ha

realizado una buena limpieza abrasiva (metal blanco). El Permorociado no causa

calentamiento excesivo del substrato; por consiguiente no hay distorsión, no afecta

las propiedades mecánicas del acero.

Una cantidad limitada de porosidad (normalmente <15%) es un rasgo inherente a

los recubrimientos Termorociados. En el caso de recubrimientos de metales activos,

como el cinc o el aluminio, la porosidad no representa una deficiencia. Lcbs poros no

producirán ningún ataque sobre el substrato, debido a la protección galváiiica que se

genera en presencia de un medio electrolítico.

Los recubrimientos Termorociados también son excelentes fondos para

recubrin-~ientos orgánicos ya que muchas veces el recubrimiento orgánico falla

debido a la corrosión debajo del mismo.

Comparativamente con los recubrimientos orgánicos, ofrecen protecci(3n contra la

corrosió por mucho más tiempo.

El problema de los sistemas convencionales (recubrimientos orgánicos) en

ambientes qgresivos es que requieren de operaciones casi continuas (cada cierto

tiempo) de mantenimiento durante la vida de la estructura. A difereiicia de los

recubrimientos Termorociados que a pesar de ser un sistema con un costo inicial

grande, requiere de poco mantenimiento, y se puede alcanzar vida útil de equipos de

mas de 50 años. Estos sistemas sor1 más costosos inicialmente tanto en materiales

corrio en las labores requeridas para aplicarlos, debido a requerimientos más

exigentes de limpieza, a métodos especiales, equipos o técnicas de ;aplicación y

personal entrenado calificado (4).

t3eneficios-en la protección a largo plazo. Lo primero es costos a largo plazo, o

costos por pie cuadrado de servicio. Lo segundo es la interrupciones en el servicio

del equipo o estructura imagine torres eléctricas (Servicio eléctrico), puentes

(transporte), equipos industriales (interrumpir la operación del aplanta) y lodo el caos

que lleva consigo la parada de uno de estos equipos. y lo tercero es que un sistema

de tres capas (fondo rico en Zn, Epoxy capa intermedia, y poliuretano como

acabado) requieren un vigilante, programa bien disenado de mantenitniento para

alcanzar la vida máxima de servicio. Un buen programa de mantenimiento es muy

costoso ya que requiere a ingenieros con experiencia.

Estos Tres beneficios hacen de los Recubrimientos Termorociados sean una

ventaja económica con respecto a los otros sistemas (4).

Los típicos espesores de los 6 principales tipos de recubrimientos de Zn son

resumidos en la tabla 8.

Tabla 8 Espesor de los Principales Tipos de Recubrimientos de Zn.

Tipo de Recubrimiento ----de Espesor normal -1

p~inc Termal Spraying 1

3-1 2 o más

Hot Dip Bath Galvanizing

Sheet Gavanizing

Z i n c Electroplating 1

0.1-10

1-5

0.5-1.5

p c h a n i c a l Zinc Plating

L.os recubrirrrientos galvariizados en caliente, se pueden alcanzar espesores a lo

sumo de 5 a 6 mils y esto solo en ciertos casos. Los fondos de polvos de Zn

típicamente tienen un espesor efectivo en un rango de 0,5 mils a 3,5.EI galvanizado

continuo, electrodeposición de Zn son normalmente técnicas reservadas para aplicar

capa a partes pequeñas.

Eiste es otra de las ventaas de los recubrimientos Termorociados a otros

sistemas similares es que los espesores logrados son mayores pueden están en un

rango de3- 12 mils, y en ocasiones mucho mas, esto depende del arribic?nte y de la

vida de servicio esperadas. En los sistemas orgánicos los espesores depende del

tipo de pintura y fabricante pues a espesores mayores a los especificxidos puede

arrugarse la pintura (4).

Requiere excelente preparación de superficie (arenado)

Bu Requiere personal téciiico calificado

La mayoría de los recubrimientos son porosos.

Torres de la Televisión

Antenas de radar.

Puentes de concreto armado como sistemas de protección catódic~i.

Componentes de estructuras de aceros expuestos a la intemperie.

Barcos de todos tipos.

Tanques.

Equipos de uso industrial en plantas químicas.

Molinos de papel.

Plantas de poder.

Rodillos de Impresión: Usados en la industria de la imprenta y peri6dicos.

Rodillos de transferencia de tinta: Usados en la industria de la imprenta y

periódicos

Pistones Hidráulicos: Usados en la construcción pesada y equipo de

movimiento de tierra, elevadores, grúas, y múltiples usos industriales

Ejes y Pistones de gran tamafio: Ejes Marinos, Equipo de refrigeración,

Manufactura de Cemento, etc.

Camisas para sellado: Equipo Hidroeléctrico, bombas para agua y químicos,

etc.

Variedad de Ejes y Piezas: Cigüefiales Automotrices, Rotores de motores

eléctricos, generadores, etc

Variedad de Ejes y Piezas: Cigüeiiales Automotrices, Rotores de motores

eléctricos, generadores, etc

Aplicaciones Anticorrosivas: Ejes, rodillos, sellos, válvulas en la industria

marina y química.

Rellenos Cerámicos: Partes de procesos químicos y muchas otras

aplicaciones que requieren de cualidades antiabrasivas excepcionales.

Figura 19. Aplicación del Termorociado en Figura 20. Aplicacibn de Termorociodo intercaimbiadores de calor en Buques.

Figura 21. Aplicación del Termorociado en puentes Figura 22. Aplicación dt! Termorociado en componentes de equipo.

Figura 23. Aplicación del Termorociado en Figura 24. Aplicacion de Termoiociado Tanques en estructuras.

Experiencia sobre un gran número de arios han mostrado que los recubrimientos

Terrriorociados de aluminio resultan en poco riesgo relacionado a problemas de

salud o seguridad, pero como muchos otros procesos industriales requieren de

atención a los procedimientos de aplicación y equipos para evitar peligros 'lgb

L.os procesos de Termorociados envuelven el uso de altas fuentes calor, alta

intensidad de energía eléctrica (procesos de arco) y en ocasiones el Temorociado

produce polvo. Por los que se necesita de tener precaución durante el proceso de

aplicación.

El impacto ambiental de los recubrimientos Termorociados de Zn, Al y Zn-Al es

mínimo, siendo esto lo que actualmente buscan muchas organizaciones de

investigación relacionadas a esta área. Es decir, sistemas que ofrezcari excelente

durabilidad con mínimo impacto ambiental; ya que muchos sistemas utilizados para

este propósito, tal como recubrimientos a base de solventes orgánicos, generan alto

VOC al ambiente. Existen otros, que son muy tóxicos tal como recubi'imientos base

Cromatos, e incluso recubrimiento metálico de cadmio por electrodeposic.ión, que en

la industria aeroespacial en estados unidos son muy usados. Pero las exigentes

regi~laciones ambientales en esos países obligan a buscar alternativa de

reci~brimientos que sean amigables al ambiente @).

3.12 Los Gases Comprimidos

LOS gases usuales usados para el termorociado de .Tiama son acetileno o propano

cori oxígeno. Por lo tanto los cilindros deben almacenarse con seguridad .separados

de cilindros vacíos. El oxigeno debe siempre guardare separado de los demás

gases. Los reguladores de presión siempre deben ser ajustados en los cilindros de uso (19).

3.13 Electricidad

Aunque el circuitos abierto en el equipo de termorociado por arco no excede 50

voltios, es normalmente conectado a un suministro 440 voltios, por consiguiente las

coiiexiones debes ser hecho por un electricista (19)..

Durante el termorociado del metal polvos puede ser creados, los cualf?s en los

peores casos pueden causar cortos circuitos, por lo que se deben tomar las

previsiones.

3.14. La Enerciía de Radiación

El proceso de termorociado envuelve ondas electromagnéticas y por lo cual se

debe? tomar precaución con la luz U.V., especialmente la luz azul brillante producida

por arco eléctrico la cual tiene alta concentración de luz U.V. Los ojos especialmente

deben ser protegidos no solo los del operador sino también de inspectcres y otras

personas cercas del área. Deberán tener lentes oscuros de seguridad (19), .

3.1 5 Economía de los Recubrimientos Termorociados

Etn 1972, Porter y Payne en Londres (4). presentó un paper titulado" Economics

Aspect of Metal Spraying" en el simposio " The Protection of Steel Siructures by

Metal Spraying". En este análisis ellos examinaron los costos en presupuestos de 6

diferentes clases de aceros que variaban ampliamente en su relación Circia -peso en

elementos estructurales de puentes como vigas (Plate girderwork y box girder).

La data para dos sistemas metalizados y un sistema de pintura de larga vida útil

fueron comparados. Las condiciones para la comparación de costos de metalizado

de Zn de 4 mils de espesor y 10 mils sin sellador es como se muestra a

continuación:

e Recubierto en taller en 1972.

@a Costos no incluyen transporte, mercado, limpieza y otros costos e!;peciales.

e Preparación de superficie metal blanco.

e Zn 4 = 4 mils cinc, sin sellador vida útil =8.5 años.

€9 Zn 10= 10 mils cinc, sin sellador vida útil =21 aiios.

e Ambiente moderado industrial.

La vida útil de los sistemas metalizados de Zn esta basada en prueoas de largo

plazo realizadas por The British lron and Steel Research Associaton .

Las condiciones para el sistema de pintura son como se sigue a continuación:

Elementos pintados en Enero de 1972.

Costos no incluyen transporte, mercado, limpieza y otros costos especiales.

Preparación de superficie metal blanco.

Fondo: Epoxy rico en Cinc orgánico (OZ) a 1.6 mils de espesor.

Capa intermedia: Dos capas de Epoxy 2 mils por capa

Acabado: 2 capas de Epoxy a 2 mils

Ambiente moderado industrial.

Vida útil de sistema de pintura 11 afios.

L.os costos de presupuestos para los sistemas de metalizado y sistema de pintura

de ti-es capas se muestran a continuación en la siguiente tabla.

Tabla 9 Costos ciclo de vida para elementos estructurales de puentes.

"Co5;tos ciclo vida en pence por ft2 por año (moneda británica 1972) mostrado solo para comparación.

El sistema metalizado de Zn de 4 mils fue el menos costoso para aplicarlo

inicialmente (Tabla). Sin embargo, éste probó ser el más costoso cuando se

considera en costos por ciclo de vida (por anos de servicio). No obstante el sistema

metalizado con cinc de 10 mils fue el más costoso en aplicarlo inicialmente pero el

más efectivo en costo -efectividad en térrrrinos de costos ciclo de vida. El sistema de

pintura de tres capas fue intermedio en costo inicial y costo ciclo de vida.

En 1978, Porter (4) extendió la evaluación y análisis par incluir el ijalvanizado,

recubrimientos metalizados sellados, y más sistemas de pintura. En términos costos

de ciclo de vida, el galvanizado fue mostrado ser muy bueno en costo- efectividad

para altas relaciones área /peso. Sin embargo en el área de vigas de puentes, el

metalizado con Zinc o aluminio obtuvo el mejor costo- efectividad.

Tipo de trabajo (relación

Arealpeso)

Plate Girderwork (90 ft2/ton)

Box Girders ( 100 @/ton)

Zn (4)

1.85

1.82

OZ

1.72

1.70

1.47

1.47

En 1985 , Stoneman (4)en su trabajonProtective Coatings for Steel: lnitial Cost in

Perspectiva" reexaminó los resultados de la evaluación de Payne dc! 1978. El

actualizó la información de los costos, y continuación se muestra los sistenias:

Decapado y Galvanizado en caliente (3.3 mils de espesor).

Grit blast y Termorociado de Zn (4 mils de espesor).

Grit blast y airless spray. a) tres capas de pintura rica en Zn orgáriico (6 mils

de espesor en total). b) tres capas de caucho clorado high build (12 mils en total) c)

tres capas de pintura resistente a químico (1 1 mils en total).

Los resultados de Stoneman estuvieron completamente de acuerdo a los que

obtuvo Payne en 1978.

l ln ejemplo excelente también de la economía costo -efectividad de los

rec~ibrimientos Termorociados es el puente Pierre-Laporte en Canada sobre el Rio

de St. Lawrernce en Québec (4) (Figura 18). Los dos spans finales fueron

metalizados a comienzos de 1977 y el span central fue termorociado a comienzo en

a1979.En 1979 el costo del proyecto entero fue de 29.26 $ canadiense por m2, que

convertido a dólares Estados unidenses es de 2.17$.Es estimado por el ministro de

Traiísporte de Quebec que el recubrimiento no necesita mantenimiento en al menos

25 años. El costo anual de protección del puente Pierre -Laporte es esperado ser de

0.087$ por ft2 por año de servicio, lo que refleja la excelente economía de estos

recubrirnientos.

En 1984, The Zinc Metalizer Task Group of the Zinc lnstitute (4), c:ondujo una

evciluación de 6 organizaciones que desempefian tanto operaciones de termorociado

corno de pinturas. Estas compañías incluían corripañías en el Este, medio oeste, y

suroeste de los Estados Unidos. Las condiciones de a análisis de costos son como S

e sigue:

Recubierto en taller.

8 vigas

Dimensiones: 60 fi de longitud, 6 ft de ancho, 14 in flanges

Presupuestado en 1984.

Vida basado sobre 5% de área de oxido sobre la superficie.

Ambiente industrial moderado.

económicamente, y esto sin considerar las operaciones de mantenimiento, y gastos

indirectos e inflación que acarrean las reparaciones si se llevara a la misnia base de

27 años de vida útil de los recubrimientos Termorociados.

Los principios básicos de la economía de los recubrimientos Terrnorociados

pueden ser ilustrados usando un ejemplo hipotético (4) (Tabla 1 l).imagiria que una

estructura de acero requiere de protección de la corrosión por 20 años. El

Recubrimiento A provee esta protección por una aplicación a un costo de 0,75$/ft2.

El recubrimiento B proveerá esta protección por una aplicación inicial a iin costo de

0,3J $m2, y regi.ilarmente mantenimiento después de 5, 10, 15 años a u11 costo de

0,25 $m2 para cada tiempo.

Tabla 1 a .Costos de Comparación Hipotético

Sistema de costos 5 afio 10 alio 15 alio

Recubrimiento Iniciales Total

El costo total de protección para 20 años usando el recubrimiento A es $0,75 por

ft2, mientras el del recubrimiento B sería de $1,10 por f t 2 . ~ l costo ciclo de vida del

recubrimiento A seria $0,75 dividido por 20 años esto es 0,0375 por lt2 por aiio.,

mientras el costo ciclo de vida para el revestimiento B sería $1,10 dividido por

20años lo que daría $0,055 por ft2 por atío .Ambos métodos de comnaración de

costos claramente indican que el recubrimiento A es el mas efectivo. Mas aun, el

costo para el recubrimiento B esta simplificado debido a que los costos de

mantenimiento a 5,10,15 aumentaría debido a la inflación.

En resumen, Morrow (4) (1 997) reporta que los recubrimientos Termorociados

son una de las técnicas más efectivas disponibles hoy para la protección a largo

plazo de grandes estructuras de aceros tales como puentes. Estructuras en Europa

y Canada han demostrado que los costos ciclo de vida (Costos por aAo de servicio)

sor1 incluso menores a los de un sistema convencional de tres capas. Ariálisis en los

estados unidos y United Kingdom indican la efectividad costo ciclo de vida. En Norte

América muchas de las estructuras se ven severamente afectadas por la corrosión y

donde los mantenimientos de puentes para ser un problema de nunca acabar, han

sustituidos los sistema convencionales por los recubrirnientos Terrnorociados

soluc:ionando estos problemas.

m Presupuesto de 6 vendedores.

El sistema de metalizado consistió de una preparación de metal blanco, 8 mils de

metalizado de Zinc sellado con vinilico adelgazado, y dos capas de vinilico no

adelgazado.

Los costos para los recubrimientos Termorociados fueron comparados con dos

sistemas de pintura. Ambos sistemas fueron sugeridos por la Federal Highway

Administration como una buena base para cornparación.El sistema de pintura

numero 1, un sistema de tres capas, consiste de preparación de superficie casi-

blanco, 3 mils de fondo rico en Zn inorgánico, una capa intermedia de Epoxy

poliamida, y 2 mils de capa de poliuretano. El Sistema numero 2, un sistema de dos

capas, empleando preparación de superficie casi blanco, 3 mils de fondo rico en zn ,

una capa de wash primer de butirato de vinílico, y 3 mils de vinílico high build como

acabado.

Los costos iniciales y de largo plazo son presentados en la Tabla 10..

Tabla.10 Costos recubrimientos comparativos reportados por Zinc Melalizer Task

Group Survey.

Sistema de Vida Costos $ por ftz Costos $

Recubrimiento Promedio -aSio

F ; t e m a de Pintura 1 1 1 1

6 9 2,80 0,314 1 b s t e m a de Pintura 2 1 1 1

6 8 2,49 0,366 -1

Las diferencias llamativas entre los sistemas de Termorociado y los dos sistemas

de pintura estudiados, son sus comparativas vidas de servicio. El sistema metalizado

y sellado de Zn sellado con dos capas de vinilico duraría más de 25 anos, de

acuerdo a los resultados de evaluación, mientras que los dos sistemas de pintura

requerirían de mantenin-riento en menos de 10 años. Estas estimaciones de vida son

basadas en la información del grupo de metalizadores, y están de acuerdo con el

manual de pintura de estructuras de acero (Steel Structures Painting hrlanual) y los

presentados por A.H.Roebuc en numerosos papers

Las diferencias apreciadas en los recubrimientos, indican que los recubrimientos

Termorociados a pesar de ser más costosos inicialmente, al considerar sobre la

base de costo-ciclo de vida estos resultan ser mucho mBs efectivos

CAPITULO II

METODOLOG~A EXPERIMENTAL

1. Estaciones de Exposición Atmosférica

El Estudio de los recubrirnientos termorociados o experimentación se llevó a cabo

en dos estaciones de ensayo naturales: La Torres (atmósfera marina) y la Voz

(atmósfera marino costera), así como también en laboratorio (CEC LUZ) ;a través de

Ensayos acelerados tales como la Cámara climática (PROHESION), y el ensayo

rociado intermitente con solución salina al 3% según Noma ISO 11474).

1.1 JJbicación y Características de Estación Las Torres v Estación La Voz

L.a estación las Torres esta ubicada en el cruce con el lago de Maracaibo (Figura

25) a 11 7 m del nivel del lago. Esta atmósfera a parte de ser marina (alta salinidad)

se caracteriza por fuertes vientos, así como condiciones cambiantes de alta

hurriedad y altas temperaturas. Además está rodeada por complejos industriales

corrio El Tablazo, y el Terminal marítimo de carbones del Guasare que sirven de

introducción a la atmósfera de dióxido de azufre a partir de los procesos de

corribustión de combustibles fósiles. La estación La Voz se encuentra ubicada en la

Península de Paraguaná Estado Falcón (Figura 25). A 12 millas náuticas, en la

dirección de los vientos preferenciales, de la refinería de Aruba y a 300 m del mar

Caribe. Esta atmósfera es clasificada de acuerdo al proyecto MICAT (Mapa

Iberoamericano de Corrosión ~tmosferica)(") como una atmósfera especial, por la

elevada agresividad y fuertes vientos predominantes, alcanzando velocidades de

cori*osión para el acero de 921 pmlaño, 8,88 pmlaiio para el cobre y 2Ci,53 pmlaiio

para el cinc(5). Las Estaciones constan básicamente de un banco de ensayo para la

exposición de probetas, así como los instrumentos y dispositivos para la medición de

las variables meteorológicas y contaminantes atmosféricos de interés.

.apa ug!ma~!p ua h (e:,!yah BUUO~ ua sepe:,010:, ue~)uan:,ua as se:)eld

se1 anb euioj le) Jew lap pn!u lap u ~ 1 1 ap eJnj(e eun e sepueJeq se1 e op~a fns

elsa o:,ueq (a 'saJJoj se1 ua anb seJ)ua!yy 'salspua~aja~d sojua!n sol e ug!:,:,a~!p

ua uoJa!srids!p as h 'sweld se1 a~qos enbe ap uopelnwn3e e( Je)!ha e~ed .S@

ap oln6up ua se~sands!~ uBsa sejaqaid se1 zop, el ugpejsa el ap o:,ueq la u3 ' 0 1 8 ~

e u o u el un6as Qz!leaJ as smueq sol ap oyas!p 13 'son!sa~6e ue) sajua!qwe

sopa J!JS!S~J e~ed opa opoj ' (LZ ~Jn6!j) ouejaJn!(od ap ojua!w~iqn3a~ u03 opeju!d

o!u!ulnle ap sa mueq la s w o ~ se1 ug!:,e)sa el ap e!:,uaJaj!p e '(91 €?~t16! j ) oue$a~n!(od

opeqme h ep!we!lod!xoda ap opuoj ap (euo!Duanuo:, ewajs!s un u03 ope)u!d

opez!uenleEi aa3e ap sa mueq (a zop, el ug!:,qsa e( ap ose3 la u3 'majsgw)e el e

~auodxa e iieh as anb seJ)sariw se( ueb as anb se( a~qos ' s m ~ w p ~ ~ saJopels!e uo:,

sope+!uen~r!b sou~ad Jele)su! e ~ e d sauope~ogad uez!leaJ al as salen:, sol e o!u!iunle

ap sayodo!; uo:, 'opez!ueh(e6 oJwe ap sa (e~aua6 o( ~ o d anb eJnprujsa eun s3

Figura 26. Banco de ensayo de Figura 27. Banco de ensayo de La Voz. Las Torres

2. Camcterización de los Ambientes de Estudios

C:onsiderando la existencia de ambientes corrosivos, se hace de gran importancia

la inedida de los agentes metereoquímicos de mayor influencia sobre los

rec~ibrimientos durante su exposición. Para esto, el Centro de Estudios de c o m i ó n

lleva a cabo continuamente un muestre0 de estas variables en las esi:aciones de

Estiidio (La Voz y Las Torres) colocando colectores o captadores (Figura 28) que se

reemplazan mensualmente utilizando la norma ISO 9225. Los agentes

meteoreroquimicos de mayor interés son:

, l . Contenido de lones Cloruro (Vela húmeda), determinado medianl:e la Norma

ISO IDP 9225.

2. Contenido de compuestos de azufre (Vela de Plomo), determinaclo mediante

la norma ISOI DP 9225.

:3. Contenido de Polvo Atmosférico Sedimentable (Colector de Polvo),

determinado mediante la Norma ISOIDP 9225.

Figura 28. Recolectores de Agentes Contaminantes en Ia estación las Torres.

Para la medición de las variables meteorológicas (humedad relativa, T~!mperatura,

tiempo de humectación, velocidad de viento, precipitaciones) dado que no se

disponen de una estación de monitoreo continuo en los ambientes de evaluación, se

utilizaron los datos pertenecientes a las estaciones meteorológicas mas cercanas las

cuales son bastante representativas de los ambientes de estudio. Para el a s o de la

Estación Las Torres (cnice del lago de Maracaih) se utilizaron los datos

pertenecientes a La Estación Meteorológica Base Aerea (Maracznibo) ubicada a 30

Km de la misma, mientras para el caso de la Estación la Voz se utilizarcm los datos

pertenecientes a la Estación Meteorológica del aeropuerto de priricesa Mary

ubicado a 12 Km de la misma.

Las probetas de ensayo consisten en laminas de acero de 18 cm x15 cm con 3

mm de espesor fueron Termorociados por dos empresas con técnicas diferentes de

aplicación. Las probetas termorociadas por el aplicador 1 son láminas de acero al

carbono Temorociadas por el proceso de arco el6ctrico con Zn al 99.9941 y aluminio

al 99,9943, mientras que las probetas termorociadas por el aplicador 2 son probetas

de acero al carbono termorociades por el proceso de llama con alambre con Zn al

99.9 ,y Zn-Al (doble capa) ,es decir, con una primera capa termorociado de Zn, y

luego una segunda capa Temorociada de Al.

Las empresas especializadas en estos procesos utilizaron sus propias probetas

de acero y sus criterios de preparación de superficie El acero al carbono de uno de

90

los aplicadores (Arco eléctrico) fué sometido a análisis químico por espectrometría

con el objetivo de caracterizar y verificar el tipo de acero y el contenido de algunos

elementos químicos importantes. Los resultados del análisis químico rt?velaron a

este como un acero similar a AlSl SAE 101 0 (Tabla 12).

Tabla 12. Análisis químico del acero carbono utilizado para termorociado por el

proceso de Arco Eléctrico.

[=MENTO CONCENTRACIÓN ELEMENTO / CONCENTR-

Antes de la colocación de las probetas termorociadas en las estaciones de

ensayo, éstas fueron sometidas a limpieza previa para remoción de aceites y grasas

y csiracterización de las condiciones iniciales.

Para la remoción de aceites y grasas las probetas de ensayo se desengrasaron

utili;zando como solvente acetona y posterior se limpiaron con agua destilada e

inmediatamente se secaron con pistolas de aire.

Para evaluar el efecto galvánico de los recubrimientos, a las láminas

terrnorociadas se les hizo una incisión horizontal en la parte inferior cuyas

dimensiones se muestran en la Fig~ira 29 de acuerdo a las normas ISO,

asegurándose que la incisión se llegue al metal base.

Figum 29. Ilustración de las dimensiones de la incisión en la probeta.

Para evaluar la necesidad o no de recubrimientos selladores sobre los

recubrimientos Tennorociados en los ambientes de estudio, algunas Iárriinais

termorociadas fueron selladas con recubrimiento "wash primer" (Figura :30), el cual

obtuvo excelentes resultados en el proyecto PATINA (q.

F'iguka 30. Aplicación de sellador Wash primer sobre probetas Termoiociaidas. a exponer en los ambientes de estudio.

Posteriormente a la instalación de las probetas en las estaciones de ensayo

naturales, con la llegada de otros dos selladores (otro "wash primer" y fenólico) por

parte de otro fabricante, fueron también colocadas probetas selladas wri estos, para

observar también su comportamiento, comparar y determinar cual resulta mejor .En

los ensayos acelerados se instalaron al mismo tiempo que las otras probetas

estudiadas.

3.2 !gientificación de Probetas:

Las probetas fueron previamente identificadas con marcador metálico, siguiendo

la siguiente nomenclatura

a. Una letra indicativa del material

A: Aluminio.

2: Cinc.

ZA: Cinc-Aluminio.

b. Una letra indicativa de la estación.

L/: La Voz. P: Cámara PROHESION.

T': Las Torres R: Rociado Salino.

(C. La letra X para las probetas con incisión. Las probetas sin incisión no llevan

riinguna letra.

d. Un número indicativo del año o letra indicativa del mes en el que debe ser

retirada la probeta.

14: 3 meses. B: 6 meses. 1: 1 año.

3: 3 años. 5: 5 años.

(3. Una letra indicativa S si la probeta es sellada.

f. Por ultimo un número indicativo del número de la probeta en c!l banco de

ensayo

Ejemplo: AVXA 25 (Figura 31)

A: Aluminio. V: La Voz. X: probeta con incisión A. retirada a los Cj meses. S:

probeta con sellador. 25: probeta no 25 en el banco de ensayo.

Figi~ra 31 .Identificación de probeta Figura 32.ldentificación de probeta del del éiplicador 1 aplicador 2

Las probetas del aplicador de termorociado 2 (técnica de termorociado por

llama) estarán diferenciadas del aplicador 1 porque en su esquirla superior

derecha o izquierda están perforadas (Figura 32).

Nota: en el caso de las probetas selladas con sellador fenólico se be asigna la

letra F en lugar de S, al igual que WA en el caso de Wash primer del fabricante

4. Camcterización de los Recubrirnientos Temorociados

Luego del proceso de limpieza las probetas fueron caracterizadas en cuanto a:

Espesor, peso, microestructura, inspección visual, adherencia y dureza.

ILa medición de espesores de los recubrimientos Termorociados fue realizada en

todos las probetas de ensayo, de acuerdo con la norma ASTM D 1186, empleando

un equipo adecuado para esta finalidad, cuyo principio básico es la inducción

magnética (método no destructivo). Debido a la variabilidad de espesores

(espesores no uniformes) en este tipo de recubrimiento incluso en una misma

probeta, se decidió utilizar una plantilla de la misma dimensión (10 cm x15 cm) con

10 orificios distribuidos en toda la probeta alejado 2 cm de los bordes de tal forma de

efectuar las mediciones siempre en el mismo sitio. En cada probeta de ensayo se

efectuaron 10 mediciones en cada cara, para luego obtener un valor promedio para

cada una de ellas (Figura 33).

Figupa 33. Medición de Espesores

Con el objetivo de analizar la microestructura, porosidad y espesoi- de estos

recubrimientos, se utilizaron probetas representativas de cada uno de los sistemas

temtorociados evaluados, para su observación en el miaoscopio óptico

metialográfico. . La dimensión del corte de las probetas fue de 2,s crri x 2,s cm.

Luego de cortadas las muestras se encapsularon en baquelita mediante una

embutidora (Marca LEC0 modelo PR25). Se desbastaron con lija y después se

pulid en una pulidora rotatona que posee un pafio impregnado con alúmina, hasta

conseguir un acabado especular.

130steriormente la muestra se atacó con nital (2% ácido nítrico en etarrol) para los

recubrimientos termorociados de Zn, mientras con reactivo de Keller para los

recubrimientos termorociados de Al, con el fin de revelar la estructura niicroscópica

del acero base y del recubrimiento.

CJna vez atacada la muestra se procedió a realizar la toma de fotografías,

mediante un microscopio metalográfico marca Olympus CK 40M a macinificaciones

de 20Qx y 400 x (Figura 34).

Figuim.34 Microscopio Bptico utilizado para observar al microestructi~ra de los

recubrimientos termorociados.

4.3 peterminación de Peso

'Todas las probetas termorociadas evaluadas fueron pesadas inicialmc!nte en una

balanza analítica marca Sorterius (Figura 35) con tres digitos decimales, con la

finalidad de determinar la velocidad de cowosión de estos recubrimientos por p6rdida

de peso, luego de ser expuestas en los ambientes de estudios.

Figura 35. Medición de Peso

En las probetas de ensayos (blancos) representativos de cada uno de los

sistemas termorociados evaluados, fueron realizados los ensayos de adherencia,

por el método de resistencia a la tracción de "pull-off test "segun norma la8

4624lASTM4541. Este método consiste básicamente en determinar la resistencia del

recubrimiento a un esfuerzo de tracción. Se utilizaron carretes de aluminio

%

denominados "dolly" los cuales son fijados a la superficie del recubrirniento por

medio de un adhesivo apropiado. Luego de curado el adhesivo, la probeta de

ensayo se somete a un esfuerzo de tracción con un equipo adecuado para tal fin

hasta que se produzca la falla. Los resultados son expresados en psi. Además de

los valores, también se debe de suministrar la naturaleza de la falla tal como se

describe a continuación en la Figura 36.

Falla adhesivo

1 Recubri

Falla Cohesiva

del recub

Falla recub

1 Substrato

Falla cohesiva

del substrato

miento (-m I

Figi~ra 36. Tipo de fallas resultantes en la prueba de adherencia

A: Falla cohesiva del sustrato.

NB- Falla adhesiva entre el sustrato y la primera capa de recubrimiento (metálico u

orgánico).

B= !Falla cohesiva de la segunda capa.

C= Falla cohesiva de la capa C.

C/D-Falla adhesiva entre las capas Cy D.

D-Falla cohesiva de la capa D.

-N- Falla adhesiva entre la capa final y el adhesivo.

Y=l=alla cohesiva del sustrato.

Y/Z=Falla adhesiva entre el dolly y el adhesivo.

Para la prueba se utilizó un adhesivo epoxi marca DECQ, y esta se hizo por

duplicado para cada probeta, luego de 3 días de curado del adhesivo, se procedió

mediante una broca especial a eliminar los restos de pega de los borde (Figura 37).

Luego de esto, se colocó un papel blanco sobre la lámina debido a que la

superficie es muy rugosa para darle un poco mas de estabilidad y firn~eza y luego

mediante un instrumento de tensión, una carga al "dolly" de manera de obtener una

tensión suficientemente alta, hasta que lo despegue por completo de la superficie

(Figura 38). Luego se realizaron las anotaciones necesarias y se caracterizó la falla

según lo establecido en la norma ISO 4624.

Figura 37. Elirninaci6n de pega residual Figura 38. Prueba de adherencizi

con broca

L.as mismas Probetas de ensayo sometidas al análisis de microestrutlura de los

recubrimientos termorociados fueron sometidos al ensayo da microdurc?za Vickers

utilizando un microdurometro Micromet II marca Buehler modelo 11 068 (Figuras 39

y 4.C)).

Figura 39 Microdurometro MICROMET II Figura 4O.Ensayo de Microdureza marca Buehler modelo 1 1068. utilizado para la determinacibn de microdureza en los recubrimientos termorociados

El método de prueba de microdureza vickers consiste en la identación de

material de prueba con un identador de diamante, el cual tiene la foma de pirámide

recta con una base cuadrada y un ángulo de 136*(Figuras 41 y 42) entre las caras

opuestas sometidas a la carga de 1 a 100 kgf. La carga completa es noimalmente

aplicada durante 10 a 15 segundos. La dos diagonales de la identación izquierda en

la super-kie del material después de remover la carga son medidas iisando un

microscopio y entonces es calculado su valor promedio (Figura 42) .El área de la

superficie de identación es calculada. La dureza Vickers es el cociente obtenido

dividiendo la carga kgf y el Area de identación en mm2.

Figura 41 Identación en superficie del material Figura 42 Medida de las d(s

de prueba mostrando el identador en forma de diagonales

pirámide con 136" en sus caras opuestas

F= Carga en kgf

d = promedio aritmético de las dos diagonales, d1 y d2 en mm.

HV = Dureza Vickers

Cuando la diagonal principal ha sido determinada la microdureza Vickers puede

ser calculada de la formula (l), pero es mas conveniente utilizai- tablas de

conversión. La microdureza debe ser reportada como por ejemplo 800 kVI10 le cual

significa una microdureza de 800, y fue obtenida usando 100 kgf de fuerza.

Para tener una medida de la rugosidad de los recubrimientos Termorociados el

perfil instalado en la Estación Las Torres el cual esta termorociado en la mitad de su

longitud por Zn y la otra por Aluminio ambos por el proceso de arco el6ctric0, fue

sometido al ensayo de perfil de anclaje utilizando para ello la técnica de Replical

Tape (Figura 43) y un medidor de espesor calibrado (Figura 44).

Figura 43 Ensayo para determinación de Figura 44 Medidor de Rugosidad ("Testex Thicknesc").

rugosiclad (Replical Tape)

5. Sistewias de Recubnmientos Temorociados Evaluados

5.1 .Ensayos Naturales

5.4.4 Estacidn las Torres (Ambiente Marino)

En esta estación , fueron evaluados básicamente 4 tipos de recubrimientos

temiorociados : recubrimientos temorociados de Zn y Aluminio aplicados por el

proceso de arco eléctrico, y Zn y un sistema de doble capa formado por

Termorociado de Zn como fondo y termorociado de Aluminio como acabado, ambos

aplicados por el proceso de llama. Además, se evaluaron estos mismos con el uso

de un sellador de poros de "wash primer" tal como lo muestra la Tabla 13.

f abla 13. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación las Torres

Sistema de RecubBmiento

1 7. Termorociado con Al por arco eléctnco/wash primer 1 8. Termorociado con ZnlAl por llama de alambre1 wash primer 1 3

Fue instalada una probeta con cada uno de los sistemas de re8zubrimientos

evaluados, para los tiempos de retiro (3 meses, 6 meses, 1 ano, 3 ano, t i ano, 7 año)

para el estudio de éstos con el tiempo, con un total de 48 probstas evaluadas en el

banco de ensayo, siendo 24 probetas aplicadas por el proceso de arco elédrico y 24

fueron aplicadas por el proceso de llama. Adicionalmente, fueron instaladas 2

probetas termorociadas aplicadas por el proceso de arco elktrico (Zn y Aluminio)

para pérdida de peso y una probeta de acero al carbono (blanco) con la finalidad de

determinar la agresividad de esta atmósfera y comparar la eficiencia de estos

recubrimientos.

Cabe destacar, que todas las probetas evaluadas(48 probetas) se les hizo

incisión para minimizar el numero de probetas y evaluar el verdadero efecto

protector (galvánico) de los recubrimientos así como de obtener resultados a corto

plazo, pues debido a que esta es una estación que esta ubicada en el cruce de lago

en una de las torres eléctricas a 117 m de altura del nivel del mar ,el transporte es

por rnedio de lancha, por lo que se requiere que la inspección y evaluacióri se hiciera

de una manera rhpida. Es por ello que este banco se construyó menos pesado y

tiene menor número de probetas que el de la estación la Voz donde la ev;sluación se

hace sobre tierra.

En el banco de ensayo las probetas fueron distribuidas de la forma siguiente: en

su parte izquierda las probetas Termorociadas sin sellador y a la derecha los

sistemas Termorociados con sellador wash primer del fabiicante l(cxlor verde

oscuroAiguras 45 y 46).

Figura 45. Probetas Termorociadas Figura 46. Probetas Termorociadas evaluadas en la estación las Torres. selladas con wash primer 1 evaldadas en la

estación las Torres

Adicionalmente cabe destacar, que aprovechando el estudio paralelo que lleva el

CEC LUZ en recubrimientos orgánicos sobre perfiles galvanizado erivejecidos 2

meses antes de la colocación del banco de ensayo en esta estacidn, fue instalado

un perfil Termorociado en la mitad de su longitud por Zn y en la otra por Aluminio

(Figura 47), ambos aplicados por el proceso de Arco eléctrico. Este perfil fue instado

atado a la baranda de esta estructura (Figura 48 y 49) y expuesto en dirección de

los vientos preferenciales. Igualmente, que a las placas se le realizó una incisidn en

ambos extremos para ver el efecto galvdnico de estos recubrimientos.

Figura 47. Perfil Termorociado Figura 48. Perfil instalado en la . Figura 49. Perfil instalado en la con .Zn y Al aplicado por el estación las Torres( Lado superior estaci6n las Torrss atado a las proceso de arco el6ctrico Aluminio) barandas ( Lado inferior Zn) ante; de su instalación en la Estación Las Torres

Posteriormente por razones de espacio en el banco de exposición, después del

prirrier retiro (3 meses de exposición) de los sistemas los sistemas de

recubrimientos termorociados evaluados, fueron instalados 4 probetas

terniorociadas por el proceso de arco slé&¡co(Tabla 14) utilizando 2 nuevos tipos

de selladores de poros : otro wash primer (color verde claro), y fenolico(color gris) )

por parte de otro fabricante de pinturas (Fabricante 21 Figura 50 ), para observar

también su desempeiio, comparar y obtener la mejor opción en cuanto al sellador de

estos sistemas.

Tabla 14. Sistemas de Wecubrimientos termorociados sellados con waish primer y fendlico del fabricante 2 evaluados en la estacidn las torres

! Sistema de Recubdmiento 3

Figura 60. Probetas Termorociadas selladas con wash primer y fenólico del fabricante 2.

5.1.2 Estacidn La Voz

Al igual que en la estación las Torres, fueron evaluados básicamente 4 tipos de

recubrimientos termorociados : recubrimientos termorociados de Zn y Aluminio

aplicados por el proceso de arco elktrico, y Zn y un sistema de doble capa formado

por Termorociado de Zn como fondo y termorociado de Aluminio como acabado,

ambos aplicados por el proceso de llama. Pero a diferencia, los recubrimientos

termorociados por arco eléctrico fueron evaluados en dos condiciones en témino de

espesor (bajo y alto). El objetivo fue evaluar la influencia del espesor del

recubrimiento en el desempefio contra la corposión. AdemBs, para evaluar la

necesidad o no de sellador de poros de igual manera que en la sstacióii las tomes,

se evaluaron estos mismos sistemas con el uso de sellador "wash priiner" (Tabla

15).

Tabla 15. Sistemas de Recubrimientos evaluados en la Estación la Voz.

Sistema de Recubrimiento 1

11 Termorociado con ZnIAl por llama de alambre 12 Termorociado con ZnIAl r>or llama de alambre

En este banco heron instaladas un total de 69 probetas termorociadas aplicadas

por los procesos de arco eléctrico y llama (Figura 51), es decir, una probeta con los

recubrimientos evaluados para los diferentes tiempos de retiro (3 meses, €1 meses, 1

ano, 3 ano, 5 ano), adicionalmente 4 probetas termorociadas con Zn y 4. probetas

temorociadas con Aluminio por el proceso de arco eléctrico fueron instaladas para

pérdida de peso para los tiempos de retiro.

Es importante seitalar, que la cantidad de probetas temorociadas enviadas por el

aplicador del proceso de llama fue menor que la de arco eléctrico, siendo esta la

raz6ri por la cual no pudieron instalarse pmbetas para pérdida de peso en esta

estac;ión, ni tampoco para diferentes espesores.

Figiaim 51. Probetas Termorociadas evaluadas en la estación la Voz

De igual forma que en la estación las torres, por razones de espacio en el banco

de ensayo, después del primer retiro (3 meses de exposición) de los si:ctemas los

sistemas de recubrimientos termorociados evaluados, probetas termorociadas por el

procesos de arco eléctrico (una probeta temorociada con Zn y Al) selladas con

sel1,ador fenólico (color gris) y con wash primer de otro fabricante (color verde claro)

fueron instaladas para observar también su desempeito.

Adicionalmente a los ensayos naturales, los recubrimientos termorociados Fueron

sometidos a dos tipos de ensayos acelerados como lo son la cámara FROHESION

y el ensayo de Rociado Salino intermitente (ISO 11474) con la finalidati de obtener

resultados a corto plazo y compararlos con los obtenidos en campo.

5.2.1 Cámara Prohesion

El Centro de Estudios de Corrosión posee una cámara climática

(PR01HESl0NlFigura 52), la cual simula las condiciones de un ambiente corrosivo

determinado , y en la cual se exponen las muestras a ciclos intensos repetitívos ,

para así obtener resultados a corto plazo del desempeiio de los recubrimientos .Para

este estudio se simuló un ambiente marino siguiendo la norma ASTM G-8!j-94.

Para simular este ambiente se programó la cámara para operar bajo la condición

de ciclo Niebla y seco en ciclos de 12 horas, es decir 12 horas en la l'unción de

niebl'a y 1 2 horas en la función seca o climática. Durante la función de Niebla la

cámara opera como un rocío convencional de sal utilizando para ello una solución al

5 % de cloruro de sodio, la temperatura es controlada por los calentadores de la

cámara a 37 " C. Durante la función de seco o clima se purga el aire en la cámara

sobre un calentador de aire en la cámara, condición que baja la humedad dentro de

la cámara. Las condiciones colocadas en la fase de clima fueron de 38 "C,

corrc?spondientes a temperatura ambiente, y 80% de humedad relativa, los cuales

corresponden a valores promedios en La estación del Cruce del Lago de Maracaibo.

Para la fase de neblina se colocó a una temperatura de 37 "C y una temperatura de

saturación de 50 "C.

En la cámara fueron evaluadas un total de 1 2 probetas y fueron sometidas a un

total de 100 ciclos (aproximadamente 2400 horas).Todas las probet,as fueron

evaluadas con incisión.

En la Tabla 15 se muestran los recubrimientos evaluados en Cámara PROHESION.

Tabla 16. Sistemas de Recubrimientos evaluados en cámara prohesion.

Numero de Sistema de Recubrimiento Sistema

1 Termorociado con Zn por arco eléctrico

Termorociado con Zn por arco elécticolwash primer 1 Termorociado con Al por arco eléctrico/wash primer 1 Termorociado con Zn por llama de alambre1 wash primer 1 Termorociado con Zn-Al por llama de alambre1 wash Termorociado con Zn-Al por llama de alarnbre- Termorociado con Zn por arco eléctrico/fenolico Termorociado con Zn por arco eléctricolfenolico Termorociado con Zn por arco elécticolwash primer 2 Termorociado con Al por arco eléctricolwash primer 2 1

Las probetas fueron evaluadas por medio de inspección visual y ayuda de una lupa

de miignificación de 25 x, a los 15,30,45,60,75 y 100 ciclos de exposición

Figura 52. Cámara PROHESION del Figura 53.Probetas Evaluadas en CEC LUZ Cámara Prohesion

5 2.2 Rocíado Salino Intermitente:

Este ensayo se efectuó en un banco instalado en las inmediaciones del centro de

Estudios de corrosión (Figura 54) de acuerdo a la norma ISO 11474.

Figura 54. . Banco de Ensayo Acelerado de Figura 55. Recubrimientos evaluados en Rociado Salino Intermitente (IVorma ISO 11474) banco de Ensayo acelerado Rociasdo salino ubicado en el CEC LUZ Intermitente(lS0 11474)

. Este ensayo consiste en un rociado Inter-diario, a las probetas, con uiia solución

saliria de cloruro de sodio al 3%. Este tiene la ventaja de que las prot~etas estáin

tomando en cuenta el efecto de la luz solar, vientos, lluvias, etc. En esta estación

fueron evaluadas un total de 16 probetas solo del aplicador 1 (Arco eléctrico/Tabla

17), ya que por limitaciones en el numero de probetas del aplicador 2 no se

colocaron en esta estación.).En esta estación al igual que en la voz se evalúa la

influencia del espesor en el desempeiio contra la corrosión.

Tabla 17. Sistemas de Termorociados evaluados en Banco de Ensayo Acelerado de Rociado Salino Intermitente (Norma ISO 11474) ubicado en el CEC LUZ.

espesor Termorociado con Al por arco eléct~ico/ wash primer 2 bajo espesor. I

I 9 1 ~ermoroeiado con Zn- por arco eléctrico 1 wash primer 2 alto 1 espesor ( Termorociado con Al por arco eléctrico/ wash primer 2 alto

~ermorociado con Zn por arco eléctrico alto espesorJfenólico Termorociado con Zn por arco eléctrico alto Termorociado con Zn por arco eléctrico sin

1 l2

perdida de peso Termorociado con Al por arco eléctrico sin incisión para perdida de peso I

espesor Termorociado con Zn por arco eléctrico bajo Termorociado con Al por arco eléctrico bajo espesor/í'enólico

lJna vez preparadas y caracterizadas las probetas éstas fueron expi~estas y se

evaluaron mensualmente por inspección visual y registro fotográfico y se retiraron

luego de 3 y 6 meses de exposición, para medir la velocidad de corrosión por

pérdida de peso, así como morfología de los productos de corrosión. 'También se

efectuaron ensayos electroquímicos de polarizacion lineal y polarizac:ión cíclica,

estudiando su comportamiento con el tiempo de exposición. Simultánisamente se

realizaron pruebas aceleradas utilizando la Cámara PROHESION y el rociado salino

intermitente (Norma ISO 11474), con la finalidad de obtener resultados preliminares

a corto plazo. Para este trabajo colo se reportan los resultados de los ensayos

naturales de 3 y 6 meses de exposición (primera fase /Figura 56).conjuntamente

con Icbs resultados de 15, 30, 45, 75, 100,130 ciclos en cámara prohesion y 1, 2 y 3

meses de ensayo de rociado salino intermitente.

Las probetas a se retiradas a 1 afio, 3 anos y 5 anos de exposición no se ha

cumplido el tiempo aún, y corresponde a la segunda, tercera y cuarts fase del

proyecto

Cuarta 4 Fase

Tercera Fase

Segunda Fase

Primera Fase

o Observación R Retirar

H 3 6 1 2 18 24 30 36 48 68

Meses

Figum 56. Cronograma de Exposición de los recubrimientos.

7. Evaluación de los Reeubtimientos

La evaluación de las probetas se realizó conforme lo describen los siguientes

flujogramas (Figuras 57 y 58) mostrados a continuación dependiendo de si la

probeta tiene incisión o no. En los mismos se describe el procedimiento antes de la

exposición de las probetas y despues de retirarlas.

Los recubrimientos se evaluaron por periodo un de un mes para las estaciones

del cruce del Lago de Maracaibo y La Voz. Para el caso del rociado salino se evaluó

en periodos de 1,2,3 meses de exposición, y en la cámara PROHESION, se evaluó

por 16, 30 y 45,60,75,100 ciclos, realizando un registro fotográfico con una cámara

digital y con lupa estereoscópica en la incisión,

Peso y Espesor Inicial

Exponer a la Atmósfera I

1 Llenar hoia de Insoección visual 1

Fotografia 0 v i Limpieza Química

(ISO 8407) 1 Determinar Perdida de

4 Documentación v Resultados 1

Figura 57. Flujograma para la Evaluación de las probelas sin incisión.

] Probeta con incisión 1

Exponer a la Atmósfera

1 1 Llenar hoja de inspección visual 1

Fotografia E h

-

Figura 58. Flujograma para la Evaluación de las probetas con incisión.

7.1 Inspección visual:

Consiste en la observación de los productos de corrosión, indicando si

pertenecen o no al recubrimiento o al sustrato. En la incisión, hay que indicar si hay

corrosión o no, si es generalizada o localizada, si el recubrimiento ejerce el efecto

galvánico o de sacrificio. En la superficie, se debe indicar el % aproximacio de área

cubierta con corrosión del revestimiento o sustrato. Para ello se utiiizará una

cuadricula, la cual se colocara sobre la probeta, y se cuenta el numero de cuadros

cubiertos por los productos de corrosión del recubrimiento y10 acero base. En los

bordes se debe observar si hay corrosión, si es producto de la erosión del viento, y

hay que indicar cual es su avance.

Para la recolección de datos de la inspección visual se realizó un formato que se

muestra a continuación (Figura 59):

Planilla de Evaluación de Inspección Visual Mensual

Ideiitifícación: Evaluador: Estrición: Fecha de Observación: Tipo de Termorociado: Tiempo a Exposición: Fecha de Exposición: Retiro: Si ( ) No( )

1 ) Formación de Productos de Corrosión del Revestimiento. Si ( ) No ( > N

2 j Formación de Productos de Corrosión del Sustrato Si ( ) No( ) 3:) Descascaramiento del Revestimiento. Si ( ) No( ) 4') Corrosión en los Bordes s i ( ) No( )

En Caso de ser afirmativo reportar la forma y detalles en las observaciones 5 ) En caso de incisión: corrosión a partir de incisión. Si ( ) No( )

En caso de ser afirmativo reportar la forma y detalles en observaciones 6) Otras Observaciones:

Inf~mnaciones Generales

Identificación

Figiira 59. Planilla de Evaluación de inspección visual

7.2 MorFología de los pmductos de Comsi6n

Para la realización de un registro fotográfico de los productos de corrosón tanto

del recubrimiento como del sustrato se utilizó una lupa estereoscópica con

magnificación de 45 X, además de una cámara digital marca MAVICA .

Figum 68. Lupa Estereoscópica utilizada para la evaluación de los productos de Corrosión.

7.3 Ensayos Electroquímicos:

Las muestras de blancos de los recubrirnientos evaluados en las cc~ndiciones

iniciales así como a las probetas de retiradas las Torres luego de 6 meses de

exposición, fueron sometidas a pruebas de Polarización Lineal y C:íclicas de

acuerdo a la Norma ASTM G5 Y G61 en un medio de NaCl al 3%, para ello fue

utilizado un Potenciostatol Galvanostato EG G Modelo 273 y iina celda

electroquímica tal como lo muestra la Figura 61.

I=igum 61. Celda Electroquímica empleada para los ensayos Electroqilímicos