HIERRO GALVANIZADO Introducción.- El galvanizado es un recubrimiento de zinc, que se obtiene por inmersión en caliente, hecho con la fnalidad de proporcionar una protección a l a oxidación y en cierto porcentaje a la corrosión. El uso de ferro galvanizado en las instalaciones hidráulicas y undamentalmente, en tuberas exteriores. Esto es por la alta resistencia a los golpes, proporcionada por su propia estructura interna y por las gruesas paredes de los tubos y conexiones hechos con este material. ! se utiliza para transportar agua potable, gases, aceites o vapores a alta y baja presión Métodos de galani!ación" galani!ación"
#roceso de galani!ación en caliente #roceso de galani!ación en Electrol$tico. Electrol$tico.
"ar a conocer sobre la aplicación de este material sus usos y propiedades sicas, qumicas, resistencia, longitud, espesor y procesos de abricación.
para las conexiones de redes de agua agua caliente$ trasporte de gases, aceites o vapores a bajas temperatura
para otros usos de este t%rmino
tuberas en una sala de calderas
&na tu%er$a o ca&er$a es es un conducto que cumple
potable #agua ra y y altas presiones de
la unción de
transportar agua agua u u otros 'uidos 'uidos.. (e suele elaborar con materiales materiales muy diversos. )uando el lquido lquido transportado transportado es petróleo petróleo,, se utiliza el t%rmino oleoducto oleoducto.. )uando el 'uido transportado es gas gas,, se utiliza el t%rmino gasoducto gasoducto.. *ambi%n es posible transportar mediante tuberas materiales que, si bien no son un 'uido, se adecuan a este sistema+ hormigón hormigón,, cemento cemento,, cereales cereales,, documentos encapsulados, etc%tera.
'or(a de Ela%oración Ela%oració n o 'a%ricación del )ierro galani!ado as tuberas y conexiones de ferro galvanizado están abricadas para trabajar a presiones máximas de -./ 0g1cm2 y 2-.2 0g1cm2. En la abricación del acero galvanizado primero se elaboran las piezas de acero individuales en la orma deseada, por ejemplo llaves, codos, anillas, tubos, etc. despu%s se aplica alguna t%cnica de galvanización, como la galvanización por inmersión. Este es el m%todo más com3n y consiste en la inmersión del acero en zinc undi do. "urante esta inmersión se produce una reacción qumica en la que se orman enlaces permanentes entre el acero y el de zinc. )uándo se enra quedan capas externas 3nicamente de zinc, despu%s hay capas mixtas de acero y zinc y en el interior queda 3nicamente acero. Existen otros m%todos de abricación de acero galvanizado, como el galvanizado continuo. Esta t%cnica hace pasar hojas fnas o alambres de acero a trav%s de zinc undido4 sigue siendo una orma de inmersión pero se consigue que quede una capa más fna de zinc. 5tra t%cnica es el rociado o pintado del acero con zinc undido. 6inguna de estas t%cnicas orma enlaces tan uertes como el galvanizado por inmersión. con el electro galvanizado se consigue una capa relativamente fna de zinc sobre el acero a la vez que se orman enlaces permanentes uertes entre ambos metales.
A*licaciones" la aplicación más com3n de la tubera galvanizada se encuentra en los siguientes casos+ a+ para servicio de agua caliente y ra en instalaciones de construcciones que se consideran como económicas, debido a su costo relativamente bajo. %+ se puede aplicar, a3n cuando no es la mejor solución, para la conducción en ba7os p3blicos. c+ dada su caracterstica de alta resistencia a los esuerzos mecánicos, se puede usar para instalaciones a la intemperie. d+ en algunos sistemas de riego o suministro de agua potable en donde es necesario que por razones de su aplicación este en contacto directo y en orma continua con el agua y la humedad. en estas aplicaciones es necesario que se proteja la tubera con un buen impermeabilizante.
,aracter$sticas $sicas" usi%ilidad" dar orma a los metales en estado liquido, usando moldes donde se solidi fcación y enran. 'ora%ilidad" capacidad de dar ormas en estado solido en caliente, con martillos, prensas y laminadores. (alea%ilidad" propiedad para modifcar su orma a temperaturas normales, mediante la acción de martillado y estirados. Ductilidad" cantidad de deormación plástica en dirección a su longitud, pudiendo expresarse en unción de alargamiento o reducción del área. /enacidad" resistencia a la rotura por tracción, o medida de energa par a hacer allar un material. Resistencia" capacidad de soportar esuerzos y deormaciones. Elasticidad" deormación que ocurre solo durante la aplicación de esuerzos, o sea que desaparece al suprimirse estos. ,edencia" Es el grado de deormación elástica de un material. Dure!a" resistencia de un material a la penetración de su superfcie. O0ida%ilidad" es la acción que posee el oxigeno que se encuentra en la atmosera y tiene la capacidad de recubrir con oxido o carbonado a los metales, excepto a los nobles. solda%ilidad" es la propiedad de poder unirse y ormar un cuerpo 3nico ,aracter$sticas Mec1nicas" esuerzo de 'uencia+ 2/. psi esuerzo de tensión+ 88. psi porcentaje de elongación+ -/9 aproximadamente resistencia al desgaste" se erosiona por ri cción en contacto con otro material /enacidad" capacidad de absorber energa sin producir fsuras. Ma2uina%ilidad" acilidad del material para un proceso de mecanizado. dure!a" resistencia de un acero para dejarse penetrar • •
• • • •
,aracter$sticas 3u$(icas" ,lasi4cación del acero *or su contenido de car%ono" : aceros e0tra suaes" el contenido de carbono vara entre el .- y el .2 9 - aceros suaes" el contenido de carbono está entre el .2 y .; 9 - aceros se(isuaes + el contenido de carbono oscila entre .; y el .8 9 - aceros se(iduros" el carbono está presente entre .8 y ./ 9 - aceros duros" la presencia de carbono vara entre ./ y .< 9 : aceros e0tra(uros" el contenido de carbono que presentan esta entre el .< y el = 9
/i*os de ensa5o al )ierro galani!ado" Ensa5os reali!ados 6.7 observación macrográfca la observación macrográfca, como se 4gura 7, revela que el inicio de las roturas para los codos, se produjo en la zona donde se encuentra la marca del abricante disminuir el espesor de la pieza al <9 del total en esa zona. 4gura 7. rotura de un codo.
observa en la que hace
4gura 6. grietas en la !ona de la (arca del a%ricante para el caso t la rotura se produce en la parte superior de la t donde probablemente el mnimo y la tensión máxima. la imagen de la fgura 2 muestra el la marca. >demás en la cara interior en la zona cercana a la rotura se presencia de grietas paralelas al borde de rotura. no se ha observado agrietamiento en accesorios que no han allado.
de las uniones en espesor es agrietamiento en puede observar la
6.6 Estudio Metalogr14co.- se ha realizado la preparación una sección transversal de dos de los accesorios. a estructura presente en las muestras es tpica de una undición maleable de presentando una estructura errtica en las capas más externas y en la zona central del espesor. *ambi%n se observa la presencia de central. en la imagen de la fgura ; se observa en la superfcie más externa la óxidos de hierro, posiblemente en borde de grano austentico, durante el tratamiento de maleabilización en atmósera oxidante a orden de ?/ @c:-/@c. tambi%n se observa continuidad en los recubrimiento galvanizado lo que indica la presencia previa de los al proceso de galvanizado. este tipo de estructura se ha observado tanto en los accesorios que han allado en los que no se ha producido el allo.
metalográfca de metalográfca corazón blanco, errtico perltica poros en la zona
4gura 8. Aicrograa de la zona externa. Becubrimiento de zinc y óxidos en el base en la zona más externa. sin atacar 8x. en la cara externa, como se en la fgura 8, se aprecia el agrietamiento por desgarro del recubrimiento de de la zona superfcial de la material base donde aparecen los óxidos de hierro borde de grano. en la cara interior se aprecia como en las zonas donde se ha producido el agrietamiento del recubrimiento ha progresado la corrosión hacia interior del material base, generando grietas de aspecto aflado que rente a anales de la mecánica de ractura, vol 2 #2=$ un esu erzo van a producir una concentración de tensiones como se observa en la fgura /.
aquellos
presencia de producidos temperaturas del deectos hacia el deectos anterior como material observa zinc y en el /?C elevada
4gura 9. micrograa de la sección transversal. )ara externa cercana a la ractura. -x. 4gura :. micrograa de la sección transversal. )ara interna cercana a la ractura. 8x 6.8. estudio ractogr14co se ha realizado el estudio ractográfco mediante microscopa electrónica de barrido de una de las superfcies de ractura. la imagen ractográfca siguiente de la 4gura varias ; muestra la sección completa de una zona de la ractura donde se observan zonas claramente dierenciadas+ desde el interior, en primer lugar se aprecia el recubrimiento de zinc, seguido d una zona en la que aparecen restos de corrosión que corresponde la primera capa de material base en la que se encuentran los óxidos en borde de grano. > continuación aparece una zona de ractura rágil en la
que el mecanismo de ractura principal es el clivaje la zona de ractura por clivaje abarca los dos tercios del espesor del continuación aparece una zona en la ractura que está dominada de coalescencia de microhuecos #d3ctil$. esta zona se corresponde material base con estructura totalmente errtica observada en la
'igura < se observa con mayor detalle la zona cercana a la donde la capa de material está aectada por el proceso de donde se puede observar cómo la ractura progresa por los óxidos *odos los indicios indican que la ractura se ha iniciado en el interior y ha progresado hacia la zona exterior. la ractura por clivaje y por lo tanto con baja absorción de energa concuerda con la baja tenacidad a ractura de la errtico perltica de la zona central de la sección. la zona de la ractura más cercana a la cara exterior, cuyo aspecto a los mecanismos de ractura, corresponde a la zona descarburada errtica. 4gura ;. vista general de la sección de ractura a ;/x. imagen sem 4gura <. zona de ractura con mecanismos d3ctiles cerca de la /x. se observa la presencia de fsuras en la capa superfcial por borde de grano durante el tratamiento t%rmico de imagen sem /x
aproximadamente material base. > por el mecanismo con la zona del metalograa. superfcie exterior, maleabilización y en borde de grano.
microestructura es d3ctil en cuanto de estructura
cara externa. debida la corrosión maleabilización.
8. discusión de acuerdo con los resultados obtenidos de los ensayos realizados, se podra describir el proceso de allo de lo accesorios de la siguiente manera+ /?? anales de la mecánica de ractura, vol 2 #2=$ o a causa de las alsas alarmas se han producid tensiones elevadas en los accesorios de las tuberas, debido a las uerzas de inercia del agua dur ante el llenado. además puede haberse producido la congelación del agua retenida dentro de la instalación durante el invierno, al no poder vaciarse correctamente despu%s del llenado de la misma #bien sea por la prueba de uncionamiento y estanqueidad de la instalación o por el llenado debido a una alsa alarma$. como consecuencia de los altos esuerzos se produjo el agrietamiento del recubrimiento de zinc, acilitado por el deecto superfcial del material base del accesorio #oxidación en borde de grano austentico durante el recocido de maleabilización$. o al no poder vaciar la instalación y haberse agrietado el recubrimiento en las zonas de menor sección resistente de los accesorios y que por lo tanto soportan mayor tensión o esuerzo por uni dad de área, se produjo el avance por corrosión de las grietas generadas hacia el interior del material, acili tado por los siguientes sobreesuerzos debidos a las alsas alarmas posteriores. o cuando alguna de las grietas alcanzó el tama7o crtico s produjo la ractura rápida, durante la 3ltima alsa alarma, debido al sobreesuerzo producido durante el llenado de la instalación. o el hecho de que la instalación no evacue el aire durante el llenado hace que este se comprima y que l a apertura del accesorio durante el allo sea mayor por l a expansión del mismo. 9. conclusiones se puede hablar de un conjunto de causas que han conducido al allo de los accesorios+ D la instalación presenta deectos de dise7o o de ejecución que deberan mejorarse, tales como la pendiente negativa de las tuberas, allo en el sistema que provoca repetidas alsas alarmas, sobrepresiones elevadas durante el llenado y posible congelación de la instalación. D en cuanto a los accesorios utilizados, los deectos superfciales del material base del accesorio acilitan la rotura del recubrimiento durante el sobreesuerzo y además no están preparados para soportar golpes de presión derivados de una situación anómala. D en cuanto al material de los accesorios, se producen óxidos superfciales del material base, debidos al proceso de abricación de este tipo de undiciones, que disminuyen l a resistencia fnal de este tipo de componentes. *rue%as al )ierro galani!ado"prueba neumática+ a una presión de - psi prueba de aplastamiento+ seg3n norma ntc 82 prueba de abocardado+ seg3n norma ntc -;
dia(etros co(erciales de tu%eriasde )ierro galani!ado
/u%er$as 5 accesorios de )ierro galani!ado
Ventaas 5 desentaas tu%erias de )ierro galani!ado =)g+ : reemplazó al plomo+ mantiene el agua segura y confable para su consumo. : se utiliza en algunos generales y sistemas contra incendio interiores : sistema de unión roscado : material económico y con baja dilatación : durabilidad+ gracias a su capa de zinc puede durar hasta ; a7os de vida. : alta resistencia a la elongación+ soporta movimientos estructurales. : bajo costo versus vida 3til. : bajo nivel de corrosión. : duración excepcional. : resistencia mecánica elevada. : protección integral de los elementos estructurales. : se requiere un mnimo de mantenimiento. Desentaas tu%er$as de )ierro galani!ado"
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ning3n otro material empleado en instalaciones de conducción de 'uidos alcanza las cotas de resistencia mecánica que tienen los tubos de acero y los accesorios de undición maleable. pesado sistema de unión lenta y de calidad aleatoria seg3n el herramental disponible. sólo disponible en barras. es muy costoso en el momento de su ejecución, pero a pesar de ello, es uno de los sistemas de construcción de obras civiles más utilizado debido a la alta protección que tiene el recubrimiento de zinc contra la corrosión. debido a lo complejo del proceso de elaboración del galvanizado, el tiempo de ejecución es lento, lo cual pudiera ocasionar retrasos en la ase de la construcción de obras civiles.
