Polígono Industrial Martiartu, P17 48480 Arrigorriaga - Bizkaia Tél. 94 671 35 27 - Fax 94 671 36 73 E-mail: fabricacion@cabarri.es

Logotipo de Galvanizados Cabarri,  Galvanización en caliente por inmersión en baños de zinc fundido en arrigorriaga bizkaia

LA GALVANIZACIÓN

La galvanización en caliente es una industria moderna y técnicamente avanzada, que se dedica a la protección frente a la corrosión de todas las clases de piezas y artículos de hierro y acero mediante inmersión de los mismos en un crisol con zinc fundido. Los recubrimientos obtenidos de esta manera proporcionan una protección eficaz y duradera a las piezas que usted fabrica, maneja o utiliza. Estos recubrimientos poseen una adherencia muy superiores a las pinturas, por que se alean con el acero base.

Aunque el procedimiento de galvanización es sencillo, los procesos metalúrgicos que tienen lugar durante el mismo son bastante complicados.

Los recubrimientos galvanizados se forman por reacción del zinc fundido con el acero. Para que esta reacción tenga lugar es necesario que las superficies de los materiales estén perfectamente limpias, para que puedan ser recubiertas por el zinc fundido. Por ello las primeras etapas del proceso de galvanización tienen por finalidad la obtención de una superficie del acero químicamente limpia, mediante tratamientos de desengrase y de decapado. A la temperatura normal de galvanización (445º-460ºC) el zinc y el acero reaccionan rápidamente. Las piezas se extraen del baño de galvanización cuando se considera que la reacción se ha completado (normalmente después de pocos minutos). Aunque el recubrimiento de zinc queda ya formado en este periodo de tiempo, su estructura interna sigue evolucionando mientras el material esta caliente.

10 buenas razones para galvanizar en caliente:

  • 1. Larga duracióón
  • 3. Economía
  • 5. Fiabilidad
  • 7. Recubrimiento integral
  • 9. Fácil de soldar
  • 2. Mantenimiento innecesario
  • 4. Versatilidad
  • 6. Tenacidad del recubrimiento
  • 8. Protección triple
  • 10. Fácil de pintar

Información para proyectistas y delineantes:

Aspecto del recubrimiento

La Figura 1 muestra el aspecto de un corte transversal del recubrimiento galvanizado observado mediante un microscopio metalográfico.

Galvanizados Cabarri,  Galvanización en caliente por inmersión en baños de zinc fundido en arrigorriaga bizkaia

Como puede observarse, la estructura es muy complicada. El acero base de la pieza está en la parte inferior de la fotografía. La capa delgada inmediatamente encima del mismo se conoce como capa Gamma y tiene un espesor aproximado de un micrómetro (1 um), que equivale a 0,001 mm. Esta capa está constituida por una aleación de hierro y zinc que contiene un 25% de hierro. La capa siguiente es la capa Delta, que está formada por una aleación que tiene un 10% de hierro aproximadamente. La capa más gruesa, en la que pueden verse claramente cristales metálicos alargados orientados hacia el exterior, es la capa Zeta, que contiene un 6 % de hierro. Finalmente, la capa más externa, denominada Eta, está constituida por zinc prácticamente puro. Es fácil de comprender la estructura del recubrimiento si consideramos que las capas Gamma, Delta y Zeta con capas de aleaciones y es útil saber que éstas capas proporcionan al recubrimiento varias de sus características más interesantes.


Los recubrimientos galvanizados recién obtenidos presentan normalmente un aspecto metálico brillante muy característico. Este brillo va desapareciendo con el tiempo hasta adquirir un color gris metálico mate. Este cambio se debe a la reacción entre el zinc y el aire, que da lugar a la formación de una fina capa de hidróxidos y carbonatos básicos de zinc, que se conoce como capa de pasivación y que constituye una barrera que aísla la superficie del zinc del medio ambiente. Esta capa es muy fina y muy difícil de detectar con el microscopio óptico.

¿Donde puede utilizarse la galvanización?

Como regla general, se puede utilizar la galvanización para proteger el acero:


  • En prácticamente todos los ambientes interiores razonablemente ventilados.
  • En casi todos los ambientes exteriores.
  • En contacto con agua fría.
  • En contacto con agua caliente hasta unos 60º C.
  • En contacto con muchos tipos de suelos.
  • En contacto con la mayoría de las maderas secas.
  • En contacto con la mayoría de los metales, excepto en condiciones de inmersión.
  • Hasta temperaturas de trabajo de unos 200º C. Si el calentamiento es ocasional, hasta 275º C.

No deben utilizarse los recubrimientos galvanizados sin protección adicional para proteger el acero que vaya a estar en las siguientes condiciones:

  • En soluciones ácidas
  • En soluciones alcalinas fuertes.
Como obtener los mejores resultados con los recubrimientos galvanizados

La galvanización es el procedimiento de protección idóneo para las estructuras y construcciones de acero que vayan a estar expuestas a la intemperie, bajo la influencia de la lluvia y el viento.


Los recubrimientos galvanizados pueden utilizarse en contacto con otros materiales y líquidos, pero hay que estudiar la situación en cada caso. No son adecuados para trabajar en contacto con líquidos ácidos o fuertemente alcalinos, ni con las aguas muy blandas. No se afectan por la gran mayoría de disolventes o compuestos orgánicos, pero no deben entrar en contacto con ácidos ni con algunos otros compuestos que reaccionan con los metales. Los recubrimientos galvanizados se comportan bien con la mayoría de los materiales de construcción, aunque pueden necesitar alguna protección adicional en contacto con yeso, maderas ácidas, suelos ácidos o en ambientes cerrados y permanentemente húmedos.


Los recubrimientos galvanizados en la atmosfera

Los recubrimientos galvanizados especificados de conformidad con las normas de cualquier país europeo o con la norma internacional EN/ISO 1461, deben tener un espesor medio de unos 85 um sobre las piezas de acero que tengan más de 6 mm de espesor (1 um significa un micrómetro, que equivale a 0,001 mm). En la práctica, casi todas las construcciones de acero presentan espesores de galvanizado superiores a 85 um. Esto significa que si usted calcula la duración previsible de la protección proporcionada por estos recubrimientos, en base al espesor nominal del recubrimiento y a los datos de velocidad de corrosión del zinc en el lugar de exposición, la duración real será sensiblemente superior.


Espesor del Material (mm) Espesor local del
Recubrimiento
(Micrometros)
Espesor Medio del
Recubrimiento
(Micrometros)
Acero ≥ 6 mm 70 85
Acero ≥ 3 mm hasta < 6mm 55 70
Acero ≥ 1.5 mm hasta < 3mm 45 55
Acero < 1.5 mm 35 45
Fundición ≥ 6mm 70 80
Fundición < 6mm 60 70

En determinadas circunstancias podrán obtenerse recubrimientos galvanizados de mayor espesor que los especificados por las normas. Estos recubrimientos mas gruesos son, naturalmente, más costosos y no pueden obtenerse sobro todos los tipos de materiales, pues depende de la composición química del acero base. Estos recubrimientos más gruesos presentarán en servicio una duración proporcionalmente mayor.


Velocidad de corrosión del Zinc en diferentes atmósferas, según ISO 9223-1992
Categoría de corrosividad Ambiente:
Perdida media anual de espesor de Zinc (µm)
C1 Muy baja Interior: seco 0,1
C2 Baja Interior: Condensación ocasional 0,1 a 0,7
C3 Media Interior: Humedad elevada y alguna contaminación del aire
Exterior: Urbano no marítimo, y marítimo de baja salinidad 0,7 a 2,1
C4 Alta Interior: Piscinas, plantas químicas, etc.
Exterior: industrial no marítimo y urbano marítimo 2,1 a 4,2
C5 Muy alta Exterior: industrial muy húmedo o con elevado grado de salinidad 4,2 a 8,4
Diseño para la galvanización

A la hora de diseñar y fabricar artículos que vayan a galvanizarse en caliente, deben tenerse en cuenta algunas pocas reglas básicas. Una vez aprendidas, estas reglas nunca se olvidarán y, si las piezas o artículos galvanizados presentan buen aspecto, es prácticamente seguro que estas reglas han sido tenidas en cuenta.


Las reglas son de dos clases. Unas tienen por finalidad obtener recubrimientos galvanizados de la mejor calidad posible, lo que se conseguirá si el zinc fundido puede llegar a todas las superficies de las piezas, tanto externas como internas, y si éstas no presentan zonas en donde puedan producirse acumulaciones de ácido o de cenizas. Otras reglas tienen por objeto garantizar la seguridad de los operarios del taller de galvanización, Los perfiles huecos y las cavidades cerradas son especialmente peligrosos, porque pueden dar lugar a explosiones en el crisol de galvanización, con proyección violeta de zinc fundido y el consiguiente riesgo de grave daño para los operarios.


En los artículos o construcciones metálicas que lleven partes o perfiles huecos, es necesario realizar orificios de ventilación en las posiciones adecuadas, para permitir la entrada y salida del zinc en dichas partes huecas y la correspondiente salida y entrada de aire en las mismas. Si no se practican estos orificios pueden ocurrir dos cosas. Primero, que la pieza explote en el baño de galvanización, debido a la presión generada por la rápida evaporación de los líquidos o de la humedad que pueda quedar retenida en su interior. Segundo, que la pieza no quede protegida por su interior, al no poder penetrar en el zinc dentro de la misma. Por ello, si llegan al taller de galvanización piezas huecas sin estos orificios, tendrán que ser realizados por el galvanizador, con el consiguiente coste extra para el cliente.


Normalmente no es conveniente taponar estos agujeros después de la galvanización, porque la aireación que proporcionan al interior de estas parte huecas favorece la formación de una buena capa de pasivación en el recubrimiento interior de zinc. Si por cualquier causa fuera necesario cerrar estos agujeros, puede hacerse con tapones de plástico, aluminio o plomo.


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Diferentes disposiciones de los orificios de ventilación en las construcciones con perfiles huecos.


Refuerzos y cartelas

Los refuerzos y cartelas deben disponerse de manera que no formen rincones en donde pueda quedarse retenido el zinc fundido. En los siguientes dibujos se muestran algunos detalles de diseño útiles a este respecto:


Galvanizados Cabarri,  Galvanización en caliente por inmersión en baños de zinc fundido en arrigorriaga bizkaia Galvanizados Cabarri,  Galvanización en caliente por inmersión en baños de zinc fundido en arrigorriaga bizkaia

Los diafragmas interiores de refuerzos de tubos o perfiles huecos deben tener las esquinas bien recortadas. En los perfiles huecos deben utilizarse refuerzo que tengan además un agujero central. Nunca deben colocarse placas que obstruyan completamente la sección transversal, tanto por razones de seguridad durante la galvanización como porque la retención de zinc a que dan lugar encarece sensiblemente el tratamiento de galvanización.


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Para obtener un buen acabado sobre elementos estructurales jabalconados o con formas similares, deben taladrarse agujeros en los lugares que se indican en el dibujo.


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Cuando se utilicen refuerzos o montantes de perfiles angulares hay que procurar que no lleguen a juntarse totalmente con los largueros o cordones del cuerpo principal, de manera que el zinc pueda escurrir libremente a través de la separación que quede entre ellos.


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Cuando se utilicen refuerzos en el interior de perfiles universales o de los perfiles en U, deben recortarse las esquinas de estos para permitir el paso del zinc fundido.


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Cuando se utilicen contrafuertes externos, por ejemplo, entre una placa de base y un elemento vertical, es necesario recortar las esquinas de los contrafuertes en el ángulo interior, para permitir el paso del zinc.


Suspensión de materiales para la realización del proceso de galvanización

Las piezas a galvanizar deben colgarse de los polípastos, de tal manera, que cuando se extraigan, tanto de los baños de pretratamiento, como del baño de galvanización todos los líquidos y el propio zinc fundido puedan drenar y escurrir rápidamente. Los puntos de suspensión deben seleccionarse de forma que se facilite este escurrido, así como también para que durante la inmersión el zinc fundido penetre con facilidad en las partes huecas y el aire de las mismas pueda escapar a través de los orificios de ventilación previstos al efecto.


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Como evitar las retenciones de ácido

El zinc fundido no puede reaccionar sobre las superficies de acero sucias u oxidadas, por lo que los materiales a galvanizar se limpian previamente sumergiéndolos en un baño de ácido clorhídrico. El ácido penetra por todas las cavidades y rendijas, aunque sean muy estrechas, y puede quedar retenido en ellas incluso durante la inmersión de las piezas en el zinc fundido. Una vez galvanizadas las piezas, este ácido puede rezumar y atacar el recubrimiento galvanizado de las mismas, produciendo marcas o manchas, indeseables en el mismo. Por ello, deben evitarse las pequeñas cavidades y rendijas, como las que se producen muchas veces cuando se sueldan las piezas. Los siguientes dibujos proporcionan algunas indicaciones útiles para evitar estos problemas.


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Cuando desee reforzar un perfil mediante una chapa soldada al mismo, deben tenerse en cuenta las orientaciones de este dibujo.


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En las uniones soldadas en las que las superficies solapadas cerradas tengan un área mayor de 70cm2, es aconsejable taladrar un agujero en una de las chapas para proporcionar ventilación al espacio cerrado. Aunque este espacio cerrado parezca pequeño, la humedad contenida en el mismo puede generar una presión suficiente, a la temperatura de galvanización de 450ºC, como para arrancar la soldadura y producir una pequeña explosión. Además, en este espacio puede haber penetrado ácido de la preparación superficial de las piezas a través de algún poro de la soldadura, lo que agravaría el riesgo de explosión. Una forma de evitar este problema es realizar una unión soldada intermitente, para facilitar el drenaje de los líquidos utilizados en la preparación superficial.


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Cuando se diseñe o construya con perfiles huecos, cada elemento debe disponer de agujeros de ventilación y drenaje. La disposición de estos agujeros es importante. Como regla general, los orificios de drenaje deben estar en un mismo lado con objeto de evitar tener que manipular y dar vuelta a la pieza para escurrir el zinc cuando esta se extraiga del baño de galvanización. Los cortes en V son una alternativa a los agujeros.


Reglas básicas

Las reglas básicas concernientes al diseño y a la fabricación son las siguientes:


  1. Pueden galvanizarse todas las clases de acero suave, algunos aceros poco aleados, las fundiciones de hierro y la fundición de acero.
  2. Pueden galvanizarse piezas con una gran variedad de formas, tamaños y pesos, pero conviene consultar con el galvanizador cuando se trate de alguna fabricación especial.
  3. Observe siempre las recomendaciones sobre la disposición de los agujeros de respiración en los perfiles y en los cuerpos huecos.
  4. Prevea una holgura adicional de 4 veces el espesor del recubrimiento galvanizado en la tornillería y en las partes roscadas.
  5. Prevea una holgura adicional de 1 mm en las partes de las piezas que vayan a estas acopladas a otras y deban mantener su movilidad.
  6. No galvanice piezas soldadas con soldadura blanda, porque fallarán las uniones.
  7. No utilice durante la soldadura eléctrica por arco productos antisalpicaduras que contengan silicona, porque el recubrimiento galvanizado no se formará correctamente sobre las zonas en donde se hayan aplicado.
  8. Elimine mediante chorreado con granalla la arena de moldeo adherida a las piezas de fundición, porque el recubrimiento galvanizado no se forma sobre ella.
  9. Evite en lo posible las superficies solapadas. Si no fuera posible, tenga en cuenta las recomendaciones de diseño para facilitar la ventilación en estas zonas.
  10. Recuerde que el galvanizador debe colgar sus piezas para introducirlas en el baño de galvanización. Asegúrese de que se dispongan los necesarios puntos de enganche.
  11. No pretenda galvanizar construcciones que sean muy robustas en un plano y muy débiles en otros, ya que pueden sufrir distorsiones. Consulte previamente con el galvanizador.
  12. Evite las superficies grandes de chapa fina que no estén adecuadamente enrigicidas, porque es fácil que sufran deformaciones.
La galvanización no modifica las propiedades de los aceros

La amplia experiencia existente y los numerosos ensayos realizados demuestran que la galvanización no modifica apreciablemente la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento de los aceros comunes.


En el caso de los aceros laminados en frío puede haber alguna pequeña variación de propiedades, debido a que la temperatura de galvanización (450º C) puede producir un efecto de alivio de las tensiones introducidas en la laminación.


En algunos casos este efecto puede aumentar ligeramente la resistencia a la tracción y en otros disminuirla. No obstante, en ningún caso la variación de estas propiedades supera el 10% de sus valores normales y, por lo tanto, no tienen significación en el contexto de las características de resistencia de las construcciones metálicas.


Condiciones relativas a la composición del acero

La composición química del acero tiene una influencia muy marcada sobre la reactividad del hierro con el zinc fundido. En particular, determinadas concentraciones de silicio y fósforo favorecen muy acusada mente esta reactividad y dan lugar a recubrimientos más gruesos, por la generación de mayor proporción de aleaciones zinc-hierro. En casos extremos, la totalidad del recubrimiento puede llegar a estar constituido por estas aleaciones. Debido al mayor espesor de estos recubrimientos aleados proporcionan una protección frente a la corrosión más prolongada. Como contrapartida, si aumenta mucho el espesor de las aleaciones zinc-hierro, puede producirse el debilitamiento de la cohesión del recubrimiento.


Influencia del silicio y del fósforo

Es un hecho bien conocido la influencia que tienen determinados contenidos de silicio y fósforo del acero sobre la cinética de las reacciones zinc-hierro durante la galvanización en caliente (efecto Sandelin), cuya consecuencia es la formación de recubrimientos gruesos. Este tipo de recubrimientos gruesos presentan normalmente una superficie más rugosa y de color gris oscuro mate. Los efectos del silicio y del fósforo son aditivos.


Los contenidos de silicio y fósforo normalmente presentes en los aceros comunes y su influencia sobre la galvanización pueden resumirse como se indica en la siguiente tabla:


Clase de Acero Silicio + Fósforo (%) Características del Recubrimiento
1 Sí + P < 0,03% Reacción hierro-zinc normal.
Recubrimiento plateado brillante de espesor normal.
2 Si + P ~ 0,03% =0,13% Dominio Sandelin: elevada reactividad hierro-zinc.
Recubrimiento grueso de color gris oscuro.
3 Si + P >0,13% =0,28% Dominio Sebisty: reacción hierro-zinc normal.
Recubrimiento de espesor medio y aspecto plateado mate
4 Si + P >0,28% Elevada reactividad hierro-zinc.
Recubrimiento grueso de color gris oscuro.

El comportamiento de los aceros frente a la galvanización depende también de otros factores, como pueden ser el tratamiento metalúrgico que hayan sufrido los elementos de acero, el tiempo de inmersión en el baño de zinc y la temperatura de dicho baño, por lo que no siempre es posible predecir con total seguridad, en base únicamente a la composición del acero, las características que finalmente tendrán los recubrimientos galvanizados que se obtengan sobre los mismos.


Selección de los aceros

Los talleres de galvanización tienen pocas posibilidades prácticas de influir sobre el crecimiento excesivo de las capas de aleaciones zinc-hierro atribuibles a la composición del acero. Por ello, tiene una gran importancia la elección de los aceros a utilizar en la fabricación de las piezas que vayan a galvanizarse.


A modo de orientación puede indicarse que si los aspectos estéticos del recubrimiento son importantes, entonces deben seleccionarse aceros de la Clase 1. Si se valoran más las propiedades técnicas de resistencia a la corrosión, se preferirán los aceros de la Clase 3. Por último, si la duración de la protección fuera un factor muy determinante, podrían seleccionarse aceros de las Clases 2 ó 4, si el tipo de pieza y sus condiciones de utilización lo permiten, puesto que los recubrimientos de elevado espesor que se forman sobre estos tipos de aceros pueden ser menos adherentes y resistentes a los impactos.


Cuando no se disponga de información sobre la composición química del acero o exista alguna duda sobre la idoneidad de un determinado material, se recomienda hacer una prueba de galvanización con una pequeña probeta de dicho material, en las mismas condiciones que vayan a utilizarse durante el proceso de galvanización industrial. Especialmente importante es realizar la prueba a la misma temperatura y con el mismo tiempo de inmersión.


La galvanización contribuye a la conservación del medio ambiente

El recubrimiento de zinc se aplica en los talleres de galvanización en condiciones perfectamente controladas. Las emisiones de las instalaciones de galvanización están limitadas por la ley a niveles muy reducidos. La galvanización también ahorra energía, porque conserva los recursos naturales. Cuando los materiales de acero se corroen es necesario reemplazarlos, lo cual supone un consumo adicional de energía y de recursos naturales para producir nuevo acero o reciclar la chatarra. La utilización de zinc para proteger el acero da lugar a la cesión de cierta cantidad de este metal al medio ambiente. La mayoría de las formas de vida animal y vegetal necesitan estas pequeñas cantidades de zinc, porque este metal es un elemento natural que está muy extendido por la corteza terrestre. El zinc que proviene de los materiales galvanizados no rompe el equilibrio de este metal en la naturaleza. Por otra parte, las personas también necesitan zinc para mantenerse sanas.


El zinc y el medio ambiente

La vida moderna sería imposible sin el zinc, y el zinc es la clave de la galvanización.


El zinc proporciona un método rentable y eficiente desde el punto de vista medioambiental de la protección del acero frente a la corrosión. De esta manera, el zinc contribuye al ahorro de recursos tales como el mineral de hierro y la energía. Al extender la vida y la durabilidad del acero, el zinc prolonga la vida de las inversiones de capital. En el caso de las infraestructuras públicas, esto incide positivamente sobre el bolsillo del contribuyente.


Además de proteger al acero frente a la corrosión, el zinc tiene otros muchos usos:


  • En el latón y otras aleaciones.
  • En los equipos de automóviles, los electrodomésticos, las herramientas y los juguetes.
  • En la edificación y la construcción.
  • En los productos farmacéuticos, los equipos médicos y los cosméticos.
  • En los neumáticos y los artículos de caucho.
  • En los abonos y los piensos.

El zinc, es un elemento esencial para la salud humana y para todos los organismos vivientes.


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