Galvanizado de tubería

Galvanizado es el proceso electroquímico metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente. Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre otro de carga menor). De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia. La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. La protección catódica del hierro y el acero se realiza con zinc al ser un metal más activo que el acero (más electromagnético). El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro(Fe); en la reacción, el zinc (más electropositivo), por diferencia de potencial eléctrico fluye hacia el acero proporcionándole una protección de sacrificio; ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se usa de modo general en tuberías para la conducción de agua cuya temperatura no debe rebasar los 60 ºC ya que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del tubo y ése se corroe en vez de estar protegido por el zinc. Para evitar la corrosión en general es fundamental evitar el contacto entre materiales disímiles, con distinto potencial de oxidación, que puedan provocar problemas de corrosión galvánica por el hecho de su combinación. Puede ocurrir que cualquiera de ambos materiales sea adecuado; lo que ocurre es que su combinación inadecuada es la que produce la corrosión. Uno de los errores que se comenten con más frecuencia es el del empleo de tuberías de cobre combinadas con con tuberías de acero galvanizado (vid. normas UNE 12502.3, UNE 112076, UNE 112081). Si la tubería de cobre, que es un material más noble, se sitúa aguas arriba de la de galvanizado, los iones cobre, que necesariamente existen en el agua o las partículas de cobre que se puedan arrastrar por erosión o de cualquier otra procedencia, se cementarán sobre el zinc del galvanizado aguas abajo y éste se oxidará por formarse una pila bimetálica local Cu/Zn en los puntos en los que los iones cobre se hayan depositado como cobre metálico sobre el galvanizado. A partir de ese momento se acelerará la corrosión del recubrimiento galvanizado en todos esos puntos. Desaparecido el zinc del recubrimeinto la pila será Cu/Fe y continuará corroyéndose hasta perforarse el tubo de acero. Como el galvanizado está instalado anteriormente este fallo pasa desapercibido y se suele atribuir al fin de la vida en servicio o, incluso, a la mala calidad del galvanizado. La causa, sin embargo ha sido la mala calidad del diseño: la instalación de la tubería de cobre aguas arriba, que es la que ha provocado la corrosión del galvanizado, aguas abajo. Por el contrario, en el caso de que las tuberías de cobre se instalen al final de la red, es decir, aguas abajo de la tubería de galvanizado, no existe ese problema siempre que se garantice que no haya agua de retorno que después de pasar por el cobre pase por el galvanizado. Si existe ese riesgo se deberá colocar un sistema antiretorno. Entre los distintos tipos de galvanización están, el cincado electroquímico, el proceso contínuo, el galvanizado en caliente y la metalización del zinc. Preparación El material debe ser preparado antes de efectuar el proceso de galvanización, lo cual se consigue decapando en ácido sulfúrico o clorhídrico diluidos. Galvanización En los procesos de galvanizado se utilizan los siguientes elementos: Fuente de alimentación: es un transformador que baja el voltaje de 380 V, 220 V ó 110 V a tensiones menores (de 0,1 a 12 V). Además, estos equipos poseen semiconductores (placas de selenio, diodos y últimamente tiristores) que transforman la corriente alterna en corriente continua, que es la que se utiliza para estos procesos. Esta fuente debe tener en lo posible un sistema de regulación de voltaje, puesto que cada proceso tiene un rango de tensión en el que el resultado es óptimo. Electrolito: es una solución de sales metálicas, que serán las que servirán para comenzar el proceso entregando iones metálicos, que serán reemplazados por el ánodo. Por ejemplo, los baños de niquelado se componen de sulfato de niquel, cloruro de niquel y ácido bórico. Los baños de cincado contienen cianuro de sodio, óxido de sodio y soda cáustica (los alcalinos) o cloruro de zinc, cloruro de potasio y ácido bórico(los ácidos). Además se agregan a los electrolitos sustancias orgánicas como tensoactivos, agentes reductores y abrillantadores: sacarina sódica, trietanolamina, formalina, urea, sulfato de sodio, carboximetilcelulosa y varios tipos de azúcares (derivados por ejemplo de extractos del jarabe de maíz). Ánodos: son placas de metal muy puro, puesto que la mayoría de los procesos no resisten las contaminaciones: níquel 99,997 %; cobre 99,95 %; zinc 99,98 %. Cuando un ion entrega su átomo de metal en el cátodo, inmediatamente otro lo reemplaza desprendiéndose del ánodo y viajando hacia el cátodo. Por lo que la principal materia prima que se consume en un proceso de galvanizado es el ánodo. Proceso: Durante la inmersión en el baño de zinc fundido, la superficie de los objetos reacciona con el zinc y forma distintas aleaciones zinc-hierro. Para facilitar la reacción, se sumergen hasta que alcanza la temperatura del zinc fundido entre 445ºC y 465ºC. El tiempo de inmersión oscila según el tamaño de la pieza, entre unos pocos segundos y varios minutos. La extracción del baño debe ser a una velocidad controlada, arrastrando consigo una película de zinc fundido que al solidificar constituye la capa externa de zinc prácticamente puro. El resultado es un recubrimiento tenaz formado por una capa externa de zinc y varias capas zinc-hierro unidas metalúrgicamente al acero de base. Duración El periodo de duración de la protección galvanizada en acero es proporcional a la masa de zinc que llevan los recubrimientos. La velocidad de corrosión del zinc es una veinteava de la velocidad del acero y va en función del ambiente a que esté expuesto. Para estimar la duración de la protección de un recubrimiento de zinc se deben considerar las condiciones climatológicas, la presencia de contaminantes agresivos y la proximidad del mar. En atmósferas secas y cálidas es muy notable la estabilidad del zinc. En presencia de humedad en la atmósfera, el óxido de zinc se convierte en hidróxido y el dióxido de carbono del aire reacciona con este hidróxido para dar carbonatos básicos de zinc. Estos compuestos son inertes y estables y resisten la acción posterior de la atmósfera asegurando una larga vida al recubrimiento galvánico. Los recubrimientos galvanizados son resistentes al ataque químico entre un pH de 6 y 12,5 lo cual cubre la mayor parte de las aguas naturales. Normas de galvanización Las normas internacionales de galvanización en caliente de componentes de acero, excepto tubo y chapa, son las ISO-R-1461-1970. Las normas españolas de galvanización en caliente y ensayo son las UNE-37.501 y UNE-7183 y existe una norma para tubo UNE-37505 Las normas DIN tienen una norma de generalidades DIN-50.975 otra para productos de hierro y acero DIN-50.976 y otra DIN-2444 sobre tubos de acero. Las normas USA son la ASTM-A153-65 sobre recubrimientos férreos, ASTM-A53-67 sobre tubos de acero, así como la ASTM-A120-66 para tubos con recubrimiento galvanizado en caliente. El galvanizado en caliente, al sumergir piezas de acero en un baño de zinc fundido, forma una película de zinc sobre el acero que lo protege de dos maneras: protección de barrera y protección galvánico, esto quiere decir que si la capa de galvanizado se daña, raya o presenta discontinuidades, el zinc adyacente al acero formará una sal insoluble de zinc sobre el acero expuesto. Esto resana la ruptura y continúa protegiendo la superficie contra cualquier corrosión. Fuente: www.traxco.es