Evaluación de Recubrimientos Protectores Caracterización de Corrosividad de Atmósferas
Evaluation of protective coatings and characterization of the atmosphere's corrosivity
Availação dos revesti m en tos de proteção e caracterização da corrosivadade das atmosferas
Jaime A. Rocha ]]>
Universidad Mayor de San Andrés - Instituto de Investigaciones en Metalurgia y Materiales, La Paz-Bolivia
En el presente trabajo, se persiguieron dos premisas importantes: La primera dirigida a la caracterización de atmósferas en cuanto a su agresividad corrosiva y la segunda a probar recubrimientos anticorrosivos para acero de elección en nuestro país.
En Bolivia al estar geográficamente dividida en tres grandes regiones de diferentes características climáticas, era necesario llevar adelante estudios para caracterizar al menos una de las atmósferas de cada región. Gracias al proyecto, se logró completar la caracterización en tres ciudades de las tres diferentes regiones, mostrando una atmósfera muy cálida y húmeda en Santa Cruz, frente a dos con humedad muy similar en La Paz y Cochabamba, pero con la diferencia de mayores registros de temperatura en la última. En cuanto a los niveles de corrosión de acero desnudo, el orden de velocidades de corrosión de mayor a menor siguió la lógica siendo el registro más alto en Santa Cruz, luego Cochabamba y finalmente La Paz, a pesar de tener mayores índices de contaminación.
En cuanto a los recubrimientos, al igual que en el acero desnudo los mayores deterioros se registraron en Santa Cruz, frente a Cochabamba y La Paz. Las probetas de acero galvanizadas, mostraron blanqueo superficial característico de la oxidación del zinc de recubrimiento, pero no otros defectos y menos corrosión del acero de base. En cuanto a las pinturas, si bien todos los esquemas mostraron buena protección anticorrosiva, los esquemas con resina epóxica perdieron color y brillo y presentaron entizado en mayor grado que los otros esquemas, siendo las de mejor respuesta en este aspecto las de resina acrílica.
Palabras clave: Recubrimientos, corrosión, acero, resina epóxica.
Abstract
In this work, two important goals were looked for: The first is the characterization of the aggressive corrosive atmospheres and the seconds is proving the anticorrosive coating for steel in our country.
It's necessary in Bolivia to study the atmosphere in each region, because the country is divided into three different regions and each one has differences characteristics. Due to this project, the characterization in three cities, one for each region, was achieved. The results show that the atmosphere in Santa Cruz is wet and hot. In Cochabamba and La Paz the atmosphere has al-most the same moisture level, but in Cochabamba the temperature is higher. The highest level of nude steel corrosion, attending to the co-rrosion rate, was founded in Santa Cruz, followed by Cochabamba and La Paz, although this city has higher level of contamination.
The most damaged coatings were registered in Santa Cruz, followed by Cochabamba and La Paz. The test tubes of galvanized steel showed that the surface was getting white, this is a characteristic of the zinc coating oxidation, but the tubes didn't show other defects or corrosion of the steel in the base. In spite of all the tests showed good anticorrosive protection, the schemes with e-poxic resin lost their brightness and they showed more level of chalk. According to the level of chalk, the ones made by acrylic res-in had the best results.
Key works: Coatings, corrosion, steel, epoxic resin.
No presente trabalho, foram perseguidos dois objetivos importantes: O primeiro é a caracterização das atmosferas em quanto a sua agressividade na corrosão, e o segundo é testar revestimentos anticorrosivos para o aço de eleição no nosso país.
Na Bolivia, que fica geograficamente dividida em três grandes regiões, cada uma com diferentes características climáticas, era ne-cessária fazer estudos para caracterizar ao menos uma das atmosferas de cada região. Devido ao projeto, foi possível completar a caracterização de três cidades das três diferentes regiões, mostrando uma atmosfera cálida e úmida na cidade de Santa Cruz, e que a umidade é muito similar na cidade de La Paz e Cochabamba, mas a cidade de Cochabamba tem temperaturas maiores. Nos níveis de corrosão de aço nu, a ordem das velocidades de corrosão de maior a menor, o resultado obtido foi segundo a lógica, sendo o registro mais alto na cidade de Santa Cruz, depois Cochabamba e no final La Paz, embora essa cidade tenha maior índice de contaminação.
Nos revestimentos, igualmente aos resultados do aço nu, os maiores danos foram registrados na cidade de Santa Cruz, maiores a La Paz e Cochabamba. As provetas de aço galvanizado mostraram cor branca na superfície, característicos da oxidação do reco-brimento de zinco, menor corrosão do aço da base, mais não mostraram outros defeitos. Nas pinturas, se bem todos os esquemas mostraram uma boa proteção anticorrosiva, os esquema com resina epóxica perderam cor e brilho, e apresentaram "gizado" de grau maior que outros esquemas, sendo as de melhor resposta nesse aspecto as de resina acrílica.
Palavras chave: Revestimentos, corrosão, aço, resina epóxica.
Introducción
La Corrosión Atmosférica ha sido objeto de varios estudios a nivel mundial, contándose a la fecha con la clasificación de varias atmósferas en relación a su agresividad corrosiva, además de resultados de ensayos de desempeño de recubrimientos metálicos y/o orgánicos en esas atmósferas; por lo tanto, a nivel mundial éste problema es y ha sido estudiado, habiéndose demostrado la necesidad de caracterizar y probar materiales y recubrimientos expuestos a la intemperie como paso previo a su uso en aplicaciones prácticas.
De la misma forma, a nivel nacional el problema de la Corrosión Atmosférica ya fue abordado anteriormente, con la realización de los Proyectos PATINA [7] concluido el año 2001 y el Proyecto MONOPOL-IIMETMAT [6], concluido en octubre del 2004. En estos proyectos, se participó evaluando recubrimientos metálicos (Zn, Al y sus aleaciones) y orgánicos (esquemas de pinturas de categorías C2, C3, C4, C5M y C5I).
]]> En base a los resultados obtenidos en éstos proyectos, (que merecieron la aprobación y el respaldo para una nueva iniciativa por parte de la Gerencia de MONOPOL Ltda., en noviembre del 2004), y con el objeto de precisar aún mejor los recubrimientos de acero que pueden ser de elección en Bolivia, es que se decidió continuar con el trabajo para la validación de la caracterización de atmósferas antes realizada (La Paz y Santa Cruz), y la caracterización de la atmósfera de la ciudad de Cochabamba.Adicionalmente, es necesario mencionar, que los costos por problemas de corrosión atmosférica son elevados y mucho más en países como el nuestro, donde el problema de la corrosión no es tomado en cuenta, hecho que se refleja en las estadísticas ya que en estas no se consignan los costos debidos a la corrosión.
Como un inicio para tomar conciencia del problema de la corrosión atmosférica, es necesario contar con la mayor información, en primer lugar sobre la agresividad atmosférica y luego la respuesta a ésta de los recubrimientos de elección por costo, disponibilidad y experiencia
Objetivo
El objetivo del proyecto aún en desarrollo es efectuar la caracterización de la atmósfera de la ciudad de Cochabamba y evaluar el desempeño de recubrimientos metálicos y orgánicos (pinturas), en las ciudades de La Paz, Cochabamba y Santa Cruz.
Procedimiento Realizado
Para la caracterización realizada en Cochabamba y la validación en Santa Cruz y La Paz, se siguieron los procedimientos de las 5 normas ISO que se indican en las referencias (1, 2, 3, 4, 5)
En las fotografías 1, 2, 3 y 4, se muestran los detalles de los dispositivos instalados.
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La información meteorológica para la determinación de parámetros climáticos y cálculo del TDH (Tiempo de Humectación), fue proporcionada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).
En cuanto a los recubrimientos, las probetas de acero y galvanizadas pintadas con resinas de base acrílica, epóxica, alquídica y de pigmentos de aluminio fueron proporcionadas por MONOPOL Ltda. Las probetas de acero galvanizadas fueron proporcionadas por ENABOLCO. Las probetas instaladas en los paneles, fueron objeto de evaluaciones visuales periódicas, habiendo sido la última la realizada a los 10 meses de exposición. En ambos casos, se incluyeron probetas con incisión vertical u horizontal para estudios de protección catódica.
Resultados
]]> CaracterizaciónA partir de la información obtenida en el presente proyecto y los proyectos PATINA [7] y MONOPOL-IIIMETMAT [6] y el aporte de otras fuentes locales, se pudo determinar la clasificación de Köppen para las ciudades de La Paz, Cochabamba y Santa Cruz. Se estableció en primer lugar una gran diferencia entre La Paz y Cochabamba frente a Santa Cruz al estar clasificados los climas de acuerdo a Köppen como templado húmedo con invierno seco y verano suave para las ciudades de La Paz y Cochabamba y como sabana tropical en el caso de Santa Cruz [6, 7]. Adicionalmente, la velocidad de viento preferencial resulta ser más alta en la ciudad de Santa Cruz, siendo más susceptible a originar corrosión con erosión.
La información importante para efectos de corrosión, ha sido resumida en las tablas 1 y 2, donde se muestran los valores de los parámetros ambientales y de corrosión, incluyendo las clasificaciones de acuerdo a la norma ISO 922 3 [3].
La información para La Paz y Santa Cruz, fue extraída de las referencias 6 y 7. Para Cochabamba se determinaron en el presente proyecto.
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Recubrimientos
La Paz
En cuanto a las probetas galvanizadas, las incisiones no mostraban productos de corrosión y la presencia de óxido (blanqueo superficial), no se incrementó en forma apreciable en relación a evaluaciones anteriores.
En la fotografía 5, se muestra la parte del panel de exposición donde se encuentran las probetas galvanizadas traídas a los seis meses de exposición desde Cochabamba y Santa Cruz, junto a las expuestas en La Paz, siendo posible diferenciar que el blanqueo superficial debido a oxidación, es mayor en la ciudad de Santa Cruz, luego en La Paz y finalmente las expuestas en Cochabamba. No se detectaron mayores signos de deterioro como descascaramiento y corrosión del acero base.
En relación a los esquemas de pintura, se detectaron cambios de coloración y brillo en la superficie, con valores de pérdida de color hasta casi 20% y pérdidas de brillo hasta el orden de 98% en las probetas con recubrimiento a base de resinas epóxicas. En la fotografía 6, se observa la superficie de una probeta con recubrimiento de resinas epóxicas.
No se llegó a detectar signos de ampollamiento, corrosión, fisuración y presencia de hongos. En cuanto al entizado, este se presentó principalmente en los esquemas con pintura epóxica. El exfoliado también fue esporádico y se presentó sólo en los bordes de incisión. En cuanto al análisis de las incisiones, aparentemente todos los esquemas están en proceso de activación de sus mecanismos de protección, debido a las coloraciones presentadas en las incisiones.
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Cochabamba
En cuanto a las probetas galvanizadas, las incisiones no mostraban productos de corrosión, sólo algo de polvo retenido, en cuanto a la superficie de las probetas, la coloración era ligeramente blanquecina muy similar a la mostrada en la fotografía 5.
En relación a los esquemas de pintura, se detectaron cambios de coloración y brillo en la superficie, con valores de pérdida de color de aproximadamente 20% y de brillo hasta el orden de 96% o mayores en las probetas con resina epóxica.
En la fotografía 7, se puede observar la superficie de la probeta con esquema epóxico (alta pérdida de color y brillo), mostrando irregularidad en la coloración.
En cuanto al análisis de las incisiones, todos los esquemas mostraron estar en proceso de activación de sus mecanismos de protección con coloraciones oscuras y principalmente con fondo negro.
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Al realizarse la prueba de entizado en los esquemas de pintura sobre galvanizado, al igual que en la evaluación a 6 meses, se pudo observar un desprendimiento de las dos capas de recubrimiento en el esquema GAL-WP-E (Wash primer, esmalte industrial), mostrando una falla denominada adhesiva. En la fotografía 8, se muestra el aspecto de la probeta luego del desprendimiento de pintura, dejando expuesta la superficie galvanizada.
En relación a ampollamiento, corrosión, exfoliación, fisu-ración y presentación de hongos, no se tuvieron novedades. En cuanto al entizado, este se presentó principalmente en los esquemas con pintura epóxica.
Santa Cruz
En cuanto a las probetas galvanizadas, las incisiones mostraron un fondo negro sin productos de color marrón, y la superficie presentó mayor blanqueo. Para observar la coloración y aspecto de la incisión, se muestra a continuación la fotografía 9, de una probeta galvanizada con incisión.
En relación a los esquemas de pintura, a ocho meses y medio de exposición, se detectaron cambios de coloración y brillo en la superficie, con valores de pérdida de color hasta más de 70% en las probetas AAL (Anticorrosivo aluminio extra intemperie) y pérdidas de brillo mayores a 96% en las probetas de base epóxica y AAL.
En la fotografía 10, se puede observar la superficie de la probeta con el esquema AAL (alta pérdida de color y brillo). Por otra parte, es posible observar una aureola oscura alrededor de la incisión, que se presentó prácticamente en todos los esquemas de pintura.
]]> En relación a ampollamiento, corrosión, fisuración y presentación de hongos, no se tuvieron novedades como se muestra en la planilla de evaluación adjunta. En cuanto al entizado, este se presentó principalmente en los esquemas con pintura epóxica. La exfoliación, sólo se presentó en el borde de la incisión de esquemas con resinas alquí-dicas.En cuanto al análisis de las incisiones, todos los esquemas mostraron estar en proceso de activación de sus mecanismos de protección con coloraciones oscuras y en muchos de ellos con fondo negro. Se constató nuevamente la presentación de aureolas alrededor de las incisiones y chorreado. Al igual que a los 6 meses, al realizarse la prueba de entizado en los esquemas de pintura sobre galvanizado, se pudo observar un desprendimiento de las dos capas de recubrimiento en el esquema GAL-WP-E (Wash primer, esmalte industrial), mostrando una falla denominada adhesiva al igual que en Cochabamba, (fotografía 8).
Conclusiones
Producto de las evaluaciones realizadas hasta los 10 meses de exposición, podemos emitir las siguientes conclusiones:
Caracterización
- La ciudad de Santa Cruz presenta un ambiente más húmedo y cálido, esperándose inicialmente mayor efecto de la corrosión. Adicionalmente, se establece que los niveles de humectación entre La Paz y Cochabamba son muy similares, con la diferencia de que el ambiente en la ciudad de Cochabamba es mucho más cálido.
- La ciudad de La Paz muestra contenidos de contaminantes más elevados en su atmósfera y que podrían influir en la presentación de una mayor velocidad de corrosión en metales sensibles a estos.
]]> - En relación a la corrosión de acero, a pesar de tener las tres atmósferas una clasificación C2 (Baja a mediana), la velocidad de corrosión más alta se registra en la ciudad de Santa Cruz comparada con las obtenidas en La Paz y Cochabamba. En consecuencia, la Estación Santa Cruz, es la que muestra una formación de productos de corrosión más estable y uniforme sobre planchas de acero.
Finalmente debemos concluir que cualquier material sometido a estas atmósferas, sufrirá un ataque dependiendo de su sensibilidad a la humedad y temperatura por una parte o a la presencia de contaminantes (SO2 y cloruros) por otra.
Recubrimientos
- El proceso corrosivo del zinc de recubrimiento en probetas galvanizadas se ha ido pronunciando como era de esperarse, principalmente en Santa Cruz, producto de mayores precipitaciones, temperatura y posible contaminación industrial, aunque debido a la pasivación por los productos de corrosión (blanqueo superficial), la velocidad de corrosión disminuyó en relación a anteriores evaluaciones.
- En cuanto a las incisiones en probetas galvanizadas, las expuestas en Santa Cruz, son las únicas que presentan productos de corrosión.
- En los esquemas de pintura, se pudo verificar que la pérdida de color y brillo y presentación de entizado principalmente en esquemas con resina epóxica fue muy pronunciado. También se pudo comprobar la existencia de falla adhesiva en Cochabamba y Santa Cruz del esquema de pintura GAL-WP-E (Wash primer, esmalte industrial), utilizado sobre superficies galvanizadas. Adicionalmente, en las tres ciudades, las incisiones mostraron diferentes grados de corrosión, que muestran en la mayoría de los casos la activación del mecanismo de protección.
- En general los recubrimientos tanto metálicos como orgánicos (pinturas), hasta los 10 meses de exposición presentaron un buen desempeño protector contra la corrosión del acero de base. Adicionalmente, es necesario hacer notar que los esquemas de pintura con resina acrílica a diferencia de los con resina epóxica, mostraron un menor deterioro en cuanto a color, brillo y entizado.
Agradecimientos
Los autores desean expresar su agradecimiento al Estado boliviano por el financiamiento del proyecto a través del IDH canalizado en la UMSA, por el Departamento de Investigación, Postgrado e Interacción Social (DIPGIS).
]]> Asimismo, agradecer a las tres instituciones a las que pertenecen los investigadores a cargo del Proyecto:Universidad Mayor de San Andrés - Instituto de Investigaciones en Metalurgia y Materiales. Fábrica de Pinturas MONOPOL Ltda. Universidad Mayor de San Simón - Departamento de Química.
Referencias
1. ISO 4542/81. Revetements metalliques et autres revetements non organiques Directives Generales pour pour les essais de corrosion statique en milieu exterieur. [ ]
2. ISO 8407. Metals and alloys - Procedures for removal of corrosion products from corrosion test specimens. [ ]
3. ISO 9223. Corrosion of Metals and Alloys - Corrosivity of Atmospheres. Classification. [ ]
4. ISO/DIS 9225. Corrosion des metaux el alliages -Corrosivite des atmospheres -Methodes de mesurage de la pollution. [ ]
5. ISO 9226. Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres - Determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity. [ ]
6. ROCHA, J.; VELARDE, J.; ROZOVIC, I. Informe Final: Evaluación de la agresividad corrosiva de las atmósferas de las ciudades de La Paz y Santa Cruz y evaluación de esquemas de recubrimientos orgánicos (pinturas) en estas atmósferas. Proyecto IIMETMAT - MONOPOL, Agosto 2004. [ ]
7. ROCHA, J. Estación PATINA para la evaluación de la corrosión atmosférica. Informe Final Proyecto de Investigación, IIMETMAT - UMSA, Abril 2000. [ ]
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