GALVANIZADO EN CALIENTE
El galvanizado en caliente, también conocido como hot dip galvanizing o HDG, es un tratamiento superficial habitual para los elementos de fijación de acero. Proporciona una protección contra la corrosión muy sólida y duradera. El galvanizado en caliente de piezas de acero fabricadas está normalizado en la norma ISO 1461, mientras que la norma específica para los elementos de fijación es la ISO 10684.
El proceso es relativamente sencillo. Los elementos de fijación se sumergen en un baño de zinc fundido a temperaturas normales de aproximadamente 455°C a 480°C, o a temperaturas más elevadas de entre 530°C y 560°C. A continuación, se centrifugan para eliminar el exceso de zinc y se enfrían en agua para solidificar el recubrimiento.
La capa de zinc resultante suele tener un espesor de entre 40 y 70 micras. Por lo tanto, es considerablemente más gruesa que la capa obtenida mediante zincado electrolítico, que tiene aproximadamente entre 3 y 20 micras. Las tuercas se procesan de la misma manera, con la diferencia de que la rosca interior se mecaniza después del galvanizado. Aunque la rosca interior queda sin una capa propia de zinc, la protección catódica proporcionada por el tornillo correspondiente contribuye a proteger el acero expuesto. El galvanizado en caliente se considera generalmente adecuado para elementos de fijación con diámetros de M8 o superiores.
GALVANIZADO EN CALIENTE FRENTE A ZINCADO ELECTROLÍTICO
| Propiedad | Galvanizado en caliente (HDG) | Zincado electrolítico |
|---|---|---|
| Espesor del recubrimiento | 40–70 µm | 3–20 µm |
| Protección contra la corrosión | Excelente para aplicaciones exteriores y estructurales | Buena para aplicaciones interiores y de servicio ligero |
| Norma | ISO 10684 | ISO 4042 |
| Tamaño mínimo del tornillo | Generalmente a partir de M8 | Sin tamaño mínimo general |
| Aspecto | Gris mate y ligeramente rugoso | Brillante y liso |
| Protección catódica autorreparadora | Sí — protege pequeños arañazos y zonas expuestas | Más limitada debido al menor espesor de la capa de zinc |
| Ajuste de la rosca | Requiere un sistema HDG ISO-fit o un sistema con tuercas sobredimensionadas | Generalmente utiliza tolerancias de rosca estándar |
| Coste relativo | Más alto | Más bajo |
| Aplicaciones habituales | Puentes, estructuras exteriores e instalaciones petroquímicas | Electrónica, maquinaria de interior y aplicaciones de automoción |
| Sistema dúplex con pintura | Sí — duración potencial de la protección entre 1,5 y 2,5 veces superior a la suma de ambos sistemas por separado | Posible, aunque deben evaluarse cuidadosamente la adherencia y la preparación de la superficie |
Para obtener información detallada sobre el zincado electrolítico, consulte nuestra guía técnica sobre zincado electrolítico y recubrimientos de aleaciones de zinc.
El elevado contenido de zinc proporciona una excelente resistencia a la corrosión en entornos exteriores normales. Sin embargo, el espesor del recubrimiento es considerablemente superior a la holgura normal disponible en la rosca, lo que supone un reto para los elementos de fijación roscados.
Para resolver este problema, la norma ISO 10684 contempla dos soluciones. Ambas implican cambios en las dimensiones básicas de los elementos de fijación roscados.
La primera solución es el sistema HDG ISO-fit. Los elementos de fijación con rosca exterior, como los tornillos, se fabrican antes del galvanizado con una desviación fundamental mayor, lo que hace que la rosca sea ligeramente más fina. Después del galvanizado, el tornillo se acopla a una rosca interior de la clase de tolerancia normal 6H. Los tornillos de este sistema se marcan con su clase de resistencia y una letra adicional «U».
La segunda solución es el sistema HDG con tuercas sobredimensionadas. La rosca interior de las tuercas se mecaniza ligeramente más grande después del galvanizado para que encaje correctamente con la rosca exterior galvanizada del tornillo. Las tuercas de este sistema se marcan con su clase de resistencia y una letra adicional «Z».
Los dos sistemas no deben mezclarse nunca. La combinación de un tornillo destinado al sistema con tuerca sobredimensionada y una tuerca ISO-fit puede provocar problemas de montaje. La combinación de un tornillo ISO-fit con una tuerca sobredimensionada puede reducir de forma crítica la capacidad de carga de la unión roscada.
CAPACIDAD DE CARGA DE LOS ELEMENTOS DE FIJACIÓN ROSCADOS
En términos generales, las propiedades mecánicas de los tornillos fabricados de acuerdo con la norma ISO 898-1 y de las tuercas fabricadas de acuerdo con la norma ISO 898-2 no se ven afectadas por el galvanizado en caliente. Sin embargo, el anexo A de la norma ISO 10684 establece una excepción para los diámetros M8 y M10. Para estas dimensiones, la capacidad de carga se reduce aproximadamente un 20 %. Consulte la norma ISO 10684 para obtener más información.
En el caso de las tuercas DIN 934, que todavía se utilizan ampliamente, el galvanizado en caliente se realizaba conforme a la norma DIN 267-10, actualmente obsoleta. Esto provoca una reducción de la capacidad de carga de los elementos de fijación galvanizados en caliente. La capacidad de carga de una combinación de tornillo y tuerca que utilice tuercas DIN 934 se reduce aproximadamente un 5 % para el tamaño mayor, M36. Esta reducción aumenta progresivamente hasta aproximadamente un 20 % para el tamaño menor, M6. La norma DIN 267-10 incluye otros valores específicos.
Debido a la desviación de las tolerancias de la rosca, se permite que la rosca del tornillo se desprenda al alcanzar la carga de rotura mínima.
CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DEL ACERO GALVANIZADO EN CALIENTE
Cuando el recubrimiento queda expuesto a la atmósfera, se forma una capa de productos de corrosión conocida como pátina de zinc. Esta capa está compuesta principalmente por carbonato de zinc. Como el carbonato de zinc es prácticamente insoluble, retrasa el avance de la corrosión.
Cuando el acero galvanizado permanece húmedo durante un periodo prolongado sin una circulación de aire adecuada, puede formarse un producto de corrosión del zinc blanco y voluminoso conocido como óxido blanco. Este fenómeno puede resultar indeseable por motivos estéticos o cuando la superficie debe pintarse. La formación de óxido blanco puede reducirse mediante un almacenamiento y embalaje adecuados o, cuando sea necesario, mediante aceitado o pasivación.
INFLUENCIA DEL CLIMA EN LA PROTECCIÓN DEL ACERO GALVANIZADO EN CALIENTE
El tiempo durante el cual el acero permanece protegido frente a la corrosión es proporcional al espesor de la capa de zinc y depende de las condiciones climáticas. La duración de la protección se mide normalmente desde el momento de la exposición hasta que la corrosión del metal base, conocida como óxido rojo, es visible en más del 5 % de la superficie.
Resistencia a la corrosión en diferentes condiciones climáticas:
- C2: Clima continental
- C3: Entornos de grandes ciudades
- C4: Clima industrial moderado o costero
- C5: Clima industrial agresivo
Este gráfico debe utilizarse únicamente para realizar estimaciones aproximadas, ya que las condiciones ambientales locales pueden variar considerablemente.
EFECTO AUTORREPARADOR DE LOS ELEMENTOS DE FIJACIÓN GALVANIZADOS EN CALIENTE
Si el recubrimiento de zinc se raya o resulta dañado, el zinc circundante continúa protegiendo la zona afectada en condiciones atmosféricas normales.
Como el zinc es menos noble que el hierro o el acero, se corroe primero. Esta acción de sacrificio protege el acero subyacente hasta que se consume el zinc disponible.
Cuando las interrupciones de la capa de zinc tienen una anchura aproximada de entre 1,5 y 2 mm, o cuando las superficies sin recubrimiento alcanzan hasta 10 mm2, el acero puede seguir protegido mediante un proceso electroquímico denominado puente catódico. El zinc proporciona una protección de sacrificio, mientras que las sales de zinc se acumulan gradualmente sobre la zona expuesta.
Un ejemplo práctico es la rosca interior de una tuerca galvanizada en caliente, que se mecaniza después del galvanizado. La capa de zinc presente en la rosca del tornillo correspondiente protege la rosca interior de la tuerca que no está recubierta. Otra característica importante de la protección catódica es que la corrosión no se extiende por debajo de una capa de zinc intacta.
Representación esquemática del puente catódico:
PINTURA DE SUPERFICIES GALVANIZADAS EN CALIENTE
Un sistema dúplex combina el galvanizado en caliente con un recubrimiento de pintura. Es adecuado para entornos muy agresivos, como zonas costeras o ambientes ácidos, cuando el mantenimiento y las reparaciones son difíciles o cuando se necesita un color específico.
Un sistema dúplex correctamente aplicado puede ofrecer una duración de la protección entre 1,5 y 2,5 veces superior a la suma de la duración de ambos sistemas utilizados por separado. La limpieza y el desengrasado adecuados de la superficie galvanizada son esenciales para garantizar una adherencia eficaz de la pintura.
PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE EL GALVANIZADO EN CALIENTE
¿Cuál es el espesor mínimo del recubrimiento de los elementos de fijación galvanizados en caliente?
Según la norma ISO 10684, el espesor local mínimo del recubrimiento de los elementos de fijación galvanizados en caliente suele ser de 40 µm, con un intervalo habitual de entre 40 y 70 µm. Este recubrimiento es considerablemente más grueso que el zincado electrolítico, cuyo espesor aproximado es de entre 3 y 20 µm. Por este motivo, el galvanizado en caliente proporciona una protección superior contra la corrosión en aplicaciones exteriores y estructurales.
¿Se pueden combinar tornillos HDG y tuercas HDG sobredimensionadas con componentes ISO-fit?
No. Los dos sistemas HDG no deben mezclarse nunca. El uso de un tornillo destinado al sistema con tuerca sobredimensionada junto con una tuerca ISO-fit puede provocar problemas de montaje. El uso de un tornillo ISO-fit con una tuerca sobredimensionada puede reducir de forma crítica la capacidad de carga de la unión. Compruebe siempre que el tornillo y la tuerca pertenecen al mismo sistema HDG. Busque la marca «U» en los tornillos ISO-fit y la marca «Z» en las tuercas sobredimensionadas.
¿Qué es el óxido blanco en los elementos de fijación galvanizados?
El óxido blanco es un producto de corrosión del zinc de color blanco y aspecto pulverulento, compuesto principalmente por hidróxidos y carbonatos de zinc. Se forma cuando las superficies galvanizadas permanecen húmedas sin una circulación de aire suficiente. Una ligera presencia de óxido blanco suele ser superficial, pero una formación prolongada o intensa puede consumir parte del recubrimiento de zinc. El riesgo puede reducirse mediante un almacenamiento y embalaje adecuados, así como mediante aceitado o pasivación.
¿Durante cuánto tiempo protege el galvanizado en caliente los elementos de fijación de acero?
La duración de la protección depende del espesor de la capa de zinc y del entorno. En un clima continental suave de categoría C2, un recubrimiento HDG de 50 µm puede proporcionar protección durante más de 50 años. En un clima industrial moderado o costero de categoría C4, puede esperarse una duración aproximada de entre 15 y 25 años. En un clima industrial agresivo de categoría C5, la protección puede durar aproximadamente entre 8 y 15 años. Las condiciones locales pueden influir considerablemente en estas estimaciones.
¿Se pueden pintar los elementos de fijación galvanizados en caliente?
Sí. Un sistema dúplex que combine galvanizado en caliente y pintura puede proporcionar una duración de la protección entre 1,5 y 2,5 veces superior a la suma de la duración de ambos sistemas utilizados por separado. La limpieza y el desengrasado adecuados de la superficie galvanizada son esenciales para la adherencia de la pintura. Los sistemas dúplex son especialmente adecuados para entornos agresivos o aplicaciones que requieren un color específico.
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