Desde el último tercio del pasado siglo hasta la
actualidad se han producido numerosos e importantes avances en las tecnologías
de producción de los aceros, que han impulsado y diversificado su uso hasta
hacer del acero un material sin el cual no podría concebirse la civilización
moderna. Las claves de este éxito son su elevada resistencia mecánica, su
facilidad de conformación y su coste relativamente bajo.
Pero el acero, que se obtiene de minerales constituidos
por compuestos químicos complejos, es un material termodinámicamente inestable
que tiende a recuperar su estado inicial mediante reacción con ciertos
elementos de la atmósfera y el agua, principalmente oxígeno, sales y
ácidos. Este proceso de combinación de los metales con el medio ambiente
es lo que constituye el fenómeno de la corrosión, que conduce inexorablemente a
su destrucción.
Se han desarrollado muy diversos métodos para
impedir o retardar el fenómeno de la corrosión del acero, con diferente grado
de eficacia. Estos métodos consisten fundamentalmente en la adición de algún
elemento aleante que facilite su pasivación o en la aplicación de un
revestimiento. En definitiva, en disponer una barrera aislante entre el
metal y los elementos agresivos del medio ambiente circundante.
Fue en 1742, cuando el químico francés Malouin
demostró que la inmersión del acero en zinc fundido proporcionaba un
recubrimiento protector contra la corrosión de gran eficacia. Los posteriores
desarrollos de Stanislaus Sorel y la puesta a punto en 1836 de un procedimiento
económico para decapar el acero abrieron la puerta a la utilización industrial
de este nuevo procedimiento de protección. El propio Sorel puso de
manifiesto el efecto de “protección galvánica” que
proporcionaban los recubrimientos de zinc: había descubierto la protección
catódica o de sacrificio. Por este motivo empleó el término “galvanisation” en
su patente francesa presentada en Julio de 1837.
Con demasiada frecuencia se utiliza
el término “galvanización” o “galvanizado” para designar a los diferentes
recubrimientos que utilizan el zinc como fundamento de la protección, sin tener
en cuenta que existen diferencias muy sensibles entre ellos. Para todos los
recubrimientos de zinc, la duración de la protección
que proporcionan es directamente proporcional a la masa de zinc (o al espesor)
de dicho recubrimiento, siendo esta la característica más importante
a tener en cuenta al seleccionar el sistema, con el fin de asegurar que se
alcanzará la vida útil requerida.
La galvanización en caliente consiste en sumergir
las piezas de acero en un baño de zinc fundido, mantenido a 450ºC, aproximadamente.
A esta temperatura tiene lugar un proceso de difusión del zinc en el acero que
da lugar a la formación de aleaciones de zinc-hierro sobre la superficie de las
piezas. En el procedimiento general, o discontinuo, las piezas se someten
previamente a un proceso exhaustivo de limpieza química, que incluye desengrase
(normalmente alcalino), decapado (en ácido clorhídrico), fluxado en baño de
sales (cloruro de zinc y cloruro amónico) y secado. El espesor de los
recubrimientos finales depende del espesor y de la composición del acero base,
pudiendo estar comprendidos entre 45 mm, en el caso de piezas de acero con
espesor inferior a 1,5 mm, hasta más de 200 mm en elementos de acero de espesor
grueso (³ 6,0 mm). La norma UNE EN ISO 1461 especifica las propiedades
generales y los métodos de ensayo de este tipo de recubrimientos galvanizados
en caliente. En ella se establecen los espesores mínimos permitidos a
estos recubrimientos en función del espesor del acero base de las piezas. Las
piezas pequeñas, tales como tornillos, tuercas, arandelas y otros elementos de
fijación se galvanizan en discontinuo colocándolas en cestas perforadas, que
permiten someterlas a un proceso de escurrido mediante centrifugación una vez
extraídas del baño de zinc. De esta manera se obtienen recubrimientos
galvanizados más finos, que no ciegan las partes roscadas de las piezas con
objeto de facilitar su montaje. La norma española que define los
recubrimientos galvanizados sobre este tipo de piezas es la UNE 37-507.
Hay una serie de propiedades que hacen del acero
galvanizado en caliente la protección más eficaz que se conoce contra la
corrosión. Nosotros vamos a proceder a resumirla en diez razones, todas
excelentes, que hacen que este material sea imbatible en su desempeño.
Primera. La duración de estos recubrimientos es
extremadamente alta. Más de cien años de experiencia en la utilización
del acero galvanizado en todo el mundo han permitido conocer con bastante
exactitud la duración de la protección que proporcionan los recubrimientos
galvanizados en caliente. Así, por ejemplo, un recubrimiento galvanizado
de espesor medio (70 micras) puede proteger a las piezas y materiales férreos
sin necesidad de mantenimiento durante más de 100 años en atmósferas rurales,
entre 35 y 70 años en ambientes urbanos o costeros de baja salinidad y entre 17
y 35 años en ambientes industriales o costeros de salinidad normal (ver Tabla 3
para categorías de ambiente, riesgo de corrosión y velocidad de corrosión). Los
recubrimientos electrolíticos de zinc, que algunas veces se conocen también con
la denominación de galvanizado en frío o electrocincado, con espesores
comprendidos entre 5 y 20 micras, proporcionan una protección de mucha menor
duración. No es infrecuente ver señales de tráfico galvanizadas en caliente con
manchas de óxido provenientes de la corrosión de tuercas electrocincadas que,
sorprendentemente, se han utilizado para ensamblar los distintos elementos.
Segunda. Los recubrimientos galvanizados protegen
al acero de tres maneras distintas: constituyendo una barrera que se corroe a
una velocidad 10 a 30 veces inferior a la del acero; proporcionando protección
catódica a las pequeñas zonas que puedan quedar desnudas (bordes de cortes o
taladros, arañazos, etc.); y sacrificándose e impidiendo por tanto que en estas
mismas zonas desnudas se forme óxido de hierro, principal causante del fallo de
las pinturas (el óxido de hierro es más voluminoso que el hierro, causando el
desconchado de la pintura y, por tanto, acelerando su oxidación, cosa que no sucede
con el recubrimiento por zinc).
Tercera. Debido a la forma de obtención de los
recubrimientos galvanizados, que consiste en la inmersión de las piezas y
materiales a proteger en baños de zinc fundido, la totalidad de la superficie
de los mismos queda recubierta tanto interior como exteriormente. Igualmente
ocurre con las rendijas estrechas, los rincones y las partes ocultas de las
piezas, que no quedan bien protegidas por otros tipos de recubrimientos.
Cuarta. El proceso de la galvanización en caliente
produce un recubrimiento de zinc que está unido metalúrgicamente al acero de
base a través de una serie de capas de aleaciones zinc-hierro. No existe ningún
otro recubrimiento con esta característica, que es la que confiere al
acero galvanizado su elevada resistencia a los golpes y a la abrasión, de gran
importancia para evitar el deterioro del recubrimiento durante el manejo,
transporte, almacenamiento y montaje del material galvanizado.
Quinta. La galvanización en caliente es un
procedimiento que sirve tanto para la protección de productos siderúrgicos como
la banda, el alambre o los tubos, como para la protección de toda clase de
artículos, desde pequeños tornillos hasta jácenas de más de 20 m de longitud.
Por otra parte, los recubrimientos galvanizados poseen una gran versatilidad de
utilizaciones en servicio, ya que protegen al acero tanto de la corrosión
atmosférica como de la provocada por las aguas o el terreno.
Sexta. El mantenimiento es innecesario. La elevada
duración de la protección que proporcionan los recubrimientos galvanizados, que
supera frecuentemente la vida en servicio prevista para las instalaciones,
hacen innecesario en la mayoría de los casos, el mantenimiento de las
construcciones de acero galvanizado. No obstante, si en alguna ocasión fuera
preciso prolongar más la duración de la protección de un material galvanizado,
esto puede realizarse fácilmente y a bajo coste mediante pintado, ya que estos
recubrimientos pueden reacondicionarse sin necesidad de costosos tratamientos
de preparación superficial.
Séptima. La galvanización en caliente es un proceso
industrial sencillo y perfectamente controlado, que permite obtener
recubrimientos de zinc de calidad y espesor regulados sobre prácticamente
cualquier artículo o pieza de hierro o acero. Los recubrimientos
galvanizados en caliente son uno de los pocos sistemas de protección del acero
que están perfectamente especificados por las normas nacionales e
internacionales.
Octava. El razonable coste inicial de la
galvanización que en muchas aplicaciones es inferior al de los otros posibles
recubrimientos alternativos, unido a su elevada duración, da como resultado que
este procedimiento sea el más económico de todos los conocidos para la
protección a largo plazo de las construcciones metálicas fabricadas con acero.
Novena. Los diferentes elementos que constituyen
una construcción galvanizada pueden ensamblarse fácilmente mediante tornillos o
por soldadura. Los procedimientos de soldadura que se utilizan normalmente para
el acero sin galvanizar son igualmente aplicables al acero galvanizado:
soldadura eléctrica por arco, soldadura con soplete, soldadura por resistencia,
etc. La única precaución a tener en cuenta es adecuar la técnica operatoria y
los parámetros de soldeo a las condiciones particulares del material
galvanizado. Las zonas del recubrimiento afectadas por efecto del calor
de la soldadura se pueden restaurar fácilmente mediante metalización con zinc o
pintura rica en zinc.
Y décima. El acero galvanizado es un material
amigable para el medio ambiente. En su fabricación se consume poca energía
(35-40 Mj/Kg, frente a 215 Mj/Kg del aluminio, o 70-120 Mj/Kg de los plásticos)
y se producen bajas emisiones de CO2 (80-90 Kg/Gj, frente a 147 Kg/Gj del
aluminio y 140-150 KgCO2/Gj de los plásticos). Además, es un material
íntegramente reciclable, capaz de producir nuevamente acero y zinc. Además este
mineral, el zinc, que constituye la envoltura externa del material y, por lo
tanto, el que está contacto con el medio ambiente, es un elemento natural
esencial para la vida de microorganismos, plantas, animales y personas. En el
caso particular de las personas, son muchos más frecuentes los casos de
deficiencia en zinc que el riesgo de sobreexposición a este metal o sus
compuestos.
De los múltiples ejemplos que se pueden contemplar
del empleo del acero galvanizado en sectores como la industria, la
construcción, las infraestructuras y los transportes, etc., se desprende la
importancia de las cualidades del material utilizado en tan variadas aplicaciones.
El acero por sí mismo, como material versátil, conforma elementos muy diversos
aportando sus características de resistencia, e incluso en numerosas ocasiones
de ligereza y permeabilidad para las construcciones con él realizadas.
El tratamiento de galvanización en caliente
aplicado a estos variados elementos puede dotarlos, como ya se ha destacado, de
una durabilidad muy prolongada sin necesidad de mantenimiento, que será función
de los espesores de los recubrimientos obtenidos y de la velocidad de corrosión
de estos recubrimientos en los distintos ambientes, como se deduce de las
normas UNE citadas.
Dado el interés creciente en todos los ámbitos por
la sostenibilidad de los materiales, no debe pasarse por alto la reciclabilidad
bien establecida de los metales que componen los productos galvanizados, como
son el acero y el zinc; la recuperación y reutilización de estos metales ha
estado practicándose desde hace muchos años.
