Introducción

Aunque se tomen todas las previsiones posibles, no se puede impedir completamente las pérdidas de metales por corrosión, pero cabe lograr una disminución en la magnitud de los perjuicios, y esto basta para que todos los esfuerzos sean justificados. Un gran porcentaje de la producción mundial de hierro (acero) se emplea en reponer la enorme cantidad de metal que se pierde a causa de la corrosión. Jamás se conocerá el costo de las heridas recibidas y de las pérdidas de vidas causadas en accidentes atribuidos a la corrosión. Para evitar este problema se desarrollaron diferentes tipos de protección tales como los recubrimientos con polímeros.

Los polímeros iniciaron en las primeras civilizaciones sudamericanas, como la Azteca, estas  ya utilizaban caucho para fabricar artículos elásticos o bien para impermeabilizar tejidos; también se utilizaron alquitranes (sustancia liquida que se obtiene de la destrucción selectiva de ciertas materias) de origen natural para el calafateado (construcción naval) de barcos

Durante la segunda guerra mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen al caucho sintético, y con ello surgió la industria de los plásticos

Los polímeros sintéticos son aquellos que son obtenidos en laboratorio o en la industria, son creados por el hombre a partir de elementos propios de la naturaleza para funciones específicas y poseen características para cumplir estas mismas. [1]

2. Que es un recubrimiento

El proceso de recubrimiento es la aplicación de un espesor finito de algún material sobre el metal. Es la transformación de su superficie por medios químicos o electrólitos para lograr un oxido de metal original. Los recubrimientos se utilizan para aislar las regiones anódicas y catódicas, también impiden la difusión de oxigeno o de vapor de agua que inicia la corrosión u oxidación.

El objetivo principal del recubrimiento o acabado es  Mejorar la apariencia y el valor de venta de artículo; a la mayoría de los metales se les cubre para proporcionarle una resistencia permanente al desgaste, a la descomposición electrolítica y al contacto con la atmósfera corrosiva. [2]

3. Recubrimientos protectores

Los objetos deben cubrirse de tal manera que el metal base quede completamente aislado del medio agresivo. De ello se deduce principalmente que las piezas a recubrir deben estar acabadas de tal forma que no requiera ningún mecanizado posterior, ya que este  deterioraría el recubrimiento. Se debe tener en cuenta las normas establecidas respecto a los espesores mínimos de los recubrimientos a las consideraciones económicas. Uno de los recubrimientos más importantes es por aislamiento eléctrico del material (pinturas, resinas, depósitos metálicos y no metálicos de espesor suficiente).

Figura 1: recubrimiento reforzado con fibras de vidrio [3]

4. Elección de recubrimiento

Para lograr la mejor protección posible de un material con un recubrimiento, hay que estudiar detenidamente las condiciones de ataque a que ha de estar sometida la pieza protegida.

La elección de una buena protección debe ser en todo caso la que proporcione mayor seguridad, pero siempre se debe tener en cuenta que la protección es solo temporal. El recubrimiento se gasta siempre más o menos por la acción del medio agresivo. Todos los recubrimientos, cualquiera que sea su naturaleza, es normal que presente poros. Pero debe tenerse en cuenta, que es muy frecuente considerar inútiles los recubrimientos cuando la causa se debe a los defectos del metal base, tales como sopladuras, poros, grietas, etc. El medio corrosivo puede iniciar en ellos su ataque. Para que el metal base sea capaz de protegerse es necesario que este sano, ya que frente a los defectos falla los mejores procedimientos, además se puede eliminar el efecto de la formación natural de poros. [4]

Tipos de recubrimiento

• Polímeros
• Metálicos
• No metálicos 

5. Que es un polímero

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. [5]

• Dependiendo de su origen, los polímeros pueden ser: naturales o sintéticos
• Según su mecanismo de polimerización: por condensación o adición
• Según sus aplicaciones: elastómeros, plásticos, fibras, recubrimientos y adhesivos

6. Tipos de polímeros

Mapa conceptual: Tipos de polímeros [6]

7. Principales recubrimientos con polímeros.

Los polímeros son compuestos químicos muy importantes, existen polímeros orgánicos y sintéticos vasados en el mismo principio.

7.1 Recubrimientos orgánicos.

Los recubrimientos orgánicos son polímeros y resinas producidas en forma natural o sintética, generalmente formulados para aplicarse como líquidos que se secan o endurecen como películas de superficie delgada en materiales del sustrato, un ejemplo de estos recubrimientos son las pinturas

Las pinturas, desde un punto de vista técnico-económico, constituyen el método más adecuado para la protección de los materiales empleados en la construcción y en la industria. Una pintura líquida, considerada desde un punto de vista fisicoquímico, es un sistema disperso. Está constituida generalmente por sólidos finamente particulados y dispersados en un medio fluido denominado vehículo. Este último está basado en una sustancia aglutinante, también llamada formadora de película, dispuesta en un solvente al cual se le incorporan aditivos y eventualmente plastificantes. Resulta oportuno mencionar que algunas pinturas líquidas están exentas de solventes ya que el propio material formador de película es líquido (bajo peso molecular). Los pigmentos se dispersan en ese medio fluido altamente viscoso. Las pinturas líquidas exentas de solventes se aplican con espátulas especiales sobre superficies que permanecen en contacto con productos alimenticios dado que no eliminan solventes contaminantes. La formación de la película exclusivamente involucra reacciones de curado entre los dos componentes del sistema.

Propiedades generales de una película de pintura Las pinturas protectoras deben presentar tolerancia a los defectos de preparación de superficies, facilidad de aplicación por métodos diversos, aptitud para un secado adecuado y rápido en diferentes ambientes, complementar las exigencias en servicio y fácil reparación de las zonas dañadas. Teniendo en cuenta los aspectos económicos y ecológicos que resultan fundamentales.

Las principales características de las pinturas protectoras son:

• Buena resistencia al agua y baja absorción. Esta propiedad está relacionada con la cantidad de agua que resulta absorbida por la película, en condiciones de equilibrio, en los espacios intermoleculares del polímero pero muy particularmente en todas las interfaces presentes en el sistema, poros, discontinuidades. 

• Resistencia a la transferencia al vapor de agua. Este fenómeno es particularmente importante en los casos que el sustrato es de naturaleza metálica. Se refiere al pasaje de agua en forma molecular a través de la película seca que se comporta como una membrana permeable. Esta característica depende fundamentalmente de la naturaleza del material formador de película, resulta importante relacionar la menor transferencia al vapor de agua con una mayor capacidad anticorrosiva. 

• Resistencia al pasaje de iones. La membrana debe actuar como barrera para controlar los procesos difusionales conducentes a la penetración de iones cloruro, sulfato, carbonato, etc. que inician o aceleran la cinética de los procesos corrosivos. 

• Resistencia a la intemperie. Esta propiedad se manifiesta, luego de prolongada exposición al medio ambiente, por una buena retención de propiedades decorativas y protectoras. 

• Resistencia a la abrasión. Las películas de pinturas en general, pero muy particularmente las industriales, están aplicadas sobre áreas expuestas a procesos abrasivos generados por desplazamiento de equipos, herramientas, transportes, etc. Estos procesos pueden desarrollarse inclusive en condiciones húmedas, lo que conspira fuertemente para generar una reducción de la resistencia a la abrasión.

7.1.1 Clasificación de las pinturas: las pinturas se pueden clasificar considerando diferentes aspectos inherentes a la composición, propiedades relevantes, formas de uso, etc.

• Convencionales. Generalmente estas pinturas tienen un perfil reológico que indica una baja viscosidad a reducidas velocidades de corte, lo que implica entre otras cosas a riesgos de sedimentación del pigmento en el envase, buena cinética de penetrabilidad en sustratos absorbentes, facilidad de nivelación y reducidos espesores críticos de película para el fenómeno de escurrimiento. Paralelamente, estas pinturas en general exhiben también baja viscosidad a intermedias velocidades de corte; esto último significa que presentan facilidad para el bombeo, pero también una evidente tendencia a salpicar durante la aplicación.

En lo referente a la viscosidad a altas velocidades de corte, resulta oportuno mencionar que la misma en general es adecuada, con lo cual la aplicabilidad es satisfactoria por cualquiera de los métodos usuales en pinturas, proporcionando espesores de película seca que varían desde 20/25 μm con pincel y rodillo hasta 12/15 μm con sopletes, en este último caso previa dilución.

• Tixotrópicas. Estas pinturas se caracterizan por su elevada viscosidad a reducidas velocidades de corte, lo que lo evita la sedimentación del pigmento en el envase y el escurrimiento en espesores de película húmeda inferiores al elevado valor crítico. Simultáneamente presentan lentitud para la absorción en sustratos porosos y una facilidad de nivelación que depende de la cinética de recuperación de la viscosidad luego de finalizada la perturbación (aplicación). Por otro lado, en general estas pinturas también exhiben adecuada viscosidad a intermedias velocidades de corte, es decir que presentan facilidad para el bombeo y satisfactoria resistencia a salpicar durante la aplicación. Con respecto a la viscosidad a altas velocidades de corte, resulta oportuno mencionar que la misma en general es adecuada mediante sopletes sin aire comprimido (tipo “airless”); esta característica la imparten aditivos reológicos, los que permiten alcanzar 120/150 μm por capa de película seca con aceptable capacidad de nivelación.

7.1.2 Brillo de la película El brillo es una impresión sensorial causada por la reflexión de la luz sobre una superficie. El método más frecuente para comparar el brillo de superficies pintadas es el visual, generalmente contrastando con paneles estandarizados de brillo decreciente; sin embargo, observaciones realizadas por otra persona pueden conducir a conclusiones muy diferentes. En consecuencia, se emplean dispositivos llamados usualmente “glossmeters”, que miden fotoeléctricamente la intensidad de un rayo de luz reflejado por la superficie en examen, en condiciones tales que el ángulo de medida es siempre igual al de incidencia. El brillo es una propiedad particularmente importante en pinturas de terminación para exteriores (generalmente se requieren películas brillantes para facilitar la limpieza e incrementar la intensidad de la luz reflejada) como también para interiores (usualmente se especifican productos de poco brillo o bien mates para evitar las molestias causadas por la reflexión de los rayos de luz concatenados en los ojos). [7]

7.1.3 Aplicaciones de los sistemas de recubrimiento

• Selección del metal base: se elige un material resistente a la corrosión en las condiciones en la que va ser utilizado. Por esto se usan aceros inoxidables o materiales cerámicos. [8] 

• Preparación de la superficie.

Limpieza: Las piezas metálicas habitualmente tienen huellas por su manipulación y mecanizado, marcas o residuos derivados de su transformación, también es probable que presenten polvo o una capa de aceite como medida de protección a la corrosión, (taladrina) e incluso una película de óxido natural; más si han estado almacenadas por largo tiempo. Todas estas impurezas deberán ser retiradas de la pieza antes de aplicar cualquier revestimiento. Si llegase a quedar un diminuto residuo de grasa, óxido o impurezas bajo el recubrimiento, las propiedades de protección de las pinturas y revestimientos seguramente se verían seriamente afectadas.

En general, todos los pretratamientos, para cualquier tipo de revestimiento (pinturas y galvanizados), incluyen una etapa inicial de limpieza (desengrase y desoxidación) con el fin de preparar el material para la aplicación de la película final. Específicamente, para procesos de pintura, según la pieza y su uso, se acostumbra también el tratamiento con productos fosfatantes, los cuales reaccionan químicamente con el metal y forman una cubierta superficial que ayuda a fijar las capas del revestimiento y a proteger de la corrosión a la base sí hay ruptura de la cubierta de pintura.

Actualmente, la industria y la competencia exige un cumplimiento de normas internacionales, establecidas por la Asociación Americana de Ingenieros de la Corrosión o NACE (National Association Corrosion Engineers, norma estadounidense), BS 4232 (Brithish Standards Institution, norma británica), SIS 055900 (Swedish Standards Institution, norma sueca) y SSPC (Steel Structures Painting Council, norma estadounidense).

Tanto las instituciones internacionales como la normatividad nacional distinguen claramente dos grupos básicos de pretratamientos superficiales: Los tratamientos mecánicos y los químicos

Tratamientos mecánicos: Son los diferentes tipos de limpiezas que se realizan con medios abrasivos y que buscan eliminar la capa superior del metal junto con cualquier suciedad. Los diferentes procesos consisten en el cepillado, pulido o lijado mecánico del sustrato, mediante pulidoras, discos, gratas y lijas o, bien, mediante la proyección a gran velocidad de material abrasivo (arena de sílice, granallas, perlas de vidrio, cascarilla, etc), sobre la superficie de la pieza.

• Perfil de rugosidad

El buen manejo y la elección adecuada del pretratamiento mecánico, no sólo beneficia la resistencia a la corrosión de la pintura sino que también crea una rugosidad superficial idónea para la adherencia de la película ya que mejora la fuerza de anclaje, aumentando la superficie de contacto. Este el caso de la granalla, la cual además de eliminar las impurezas superficiales, penetra superficialmente el metal y genera microporos que facilitan la adherencia mecánica de recubrimiento.

Esta rugosidad se conoce como el perfil de la superficie. La profundidad de los microporos de dicho perfil varía según el uso que se le dará a la pieza y los factores ambientales a soportar, por ello también se utiliza uno u otro tratamiento mecánico. Es muy importante conseguir la profundidad del perfil y el espesor correcto de la capa de producto para garantizar el excelente comportamiento de los recubrimientos.

Los fabricantes de recubrimientos incluyen en sus productos información relevante sobre el perfil de anclaje mínimo en micras (μm), recomendado para el sustrato a proteger. En la gráfica el perfil malo no tiene la profundidad correcta para que la película se adhiera mecánicamente a la pieza. El perfil correcto sí presenta una rugosidad adecuada, mientras que en el último muestra una capa de pintura insuficiente que no alcanza cubrir los picos más altos de la superficie, por lo que hay riesgo que en estas áreas se presente corrosión. Figura 2.

Figura 2: Perfil de rugosidad [9]

1. El desengrase químico: Este pueden aplicarse por aspersión o por inmersión, con disolventes orgánicos clorados, o en soluciones acuosas alcalinas, emulsiones jabonosas con poder emulsificador (detergentes), que eliminan polvo, grasas, pinturas y barnices.

La solución limpiadora es aplicada suavemente o mediante equipo de presión, seguido de un lavado con agua natural y secado al aire, con trapo, con equipo de vacío o simplemente utilizando aire seco.

En la aplicación por inmersión las piezas se sumergen simultáneamente en una cuba con disolvente para lograr el efecto desengrasante. El método por aspersión, también llamado por vapor, los disolventes del baño se evaporan y producen vapores que contactan con la pieza realizando la limpieza.

El estado y tamaño de las piezas es lo que determina el procedimiento a emplear, así como también el tipo de instalación a utilizar; por ejemplo: para piezas que fueron recién mecanizadas, sin óxidos y sólo ligeramente engrasadas, será suficiente con un desengrase ligero o un desengrase alcalino suave.

En el caso contrario es necesario un desengrase enérgico alcalino o por emulsión, seguido de un decapado o desoxidado. En ambos casos, y antes del anticorrosivo, es imprescindible uno o varios enjuagues con agua fría y caliente.

Actualmente, la industria cuenta con gran diversidad de productos y desengrasantes y desoxidantes, entre los disolventes clorados más utilizados están el tricloroetileno y percloroetileno. Estos químicos, tienen características interesantes, como la posibilidad de mantener secas las piezas luego de tratadas, la capacidad de formar películas residuales y, además, son fácilmente recuperables.

2. Desoxidación o decapado: Básicamente son métodos destinados a limpiar y desoxidar la superficie del acero para conseguir un buen anclaje del recubrimiento, al mismo tiempo complementar la perfecta limpieza del sustrato, después del desengrase. Para esto, además de los sistemas mecánicos como el granallado, se pueden emplear ácidos (químicos).

El decapado o desoxidado con ácido, dado su bajo costo es el más utilizado en la industria nacional, siendo los más comunes los ácidos sulfúrico, clorhídrico y fosfórico. Según el proceso se emplean diferentes ácidos, para adecuar la superficie para posterior pintado se recomienda el uso de ácido fosfórico, ya que favorece la adherencia de la pintura.

La desoxidación con ácidos sólo es recomendable para tratar aceros, ya que estos químicos afectan y dañan los metales no ferrosos como el aluminio y el cobre.

7.1.4 Capas de pinturas

La aplicación de capas de pinturas depende de muchos factores y de que tan perfecto queremos que quede el trabajo, algunos de estos factores pueden ser: el material al que va a ser aplicada dicha pinturas, la calidad de pintura a utilizar, entre otro, en seguida diremos unas recomendaciones a utilizar para realizar un buen acabado y evitar algún problema.

Antes de iniciar todo proceso de pintado, se revisará toda la información y documentación técnica que se disponga de los productos de pintura, en especial de los siguientes datos:

• Nombre comercial del producto.
• Fichas Técnicas.
• Certificado de Calidad.
• Lista de los ensayos con los resultados obtenidos que permitan comprobar inequívocamente que el producto cumple con los requisitos estipulados.
• Instrucciones para su utilización y precauciones especiales para su uso y almacenamiento.
• Número y fecha del certificado correspondiente.

Las diferentes capas aplicadas en un sistema de pintado serán del mismo fabricante para asegurar su compatibilidad, Condiciones de aplicación.

La pintura no se aplicará cuando la temperatura de la superficie esté por debajo de los 5ºC, o sea superior a los 50ºC.

Cuando se trate de pinturas Epoxi, los límites de temperatura para su aplicación estarán entre 10ºC (mínimo) y 35ºC (máximo).

La pintura no deberá aplicarse mientras llueve en la intemperie.

Las pinturas con aluminio para altas temperaturas no deberán aplicarse cuando la humedad relativa sea superior al 65%.

La imprimación deberá ser aplicada tan pronto como sea posible después de la preparación de la superficie, y nunca después de pasadas 8 horas desde que se aplicó el chorreado.

No deberá aplicarse ninguna capa de pintura hasta que la anterior esté completamente seca.

Cada capa de pintura deberá estar exenta de porosidades, ampollas u otros defectos visibles. Tales defectos deberán ser reparados antes de aplicar una nueva capa.

La primera capa de pintura (imprimación) se aplicará inmediatamente después de haber limpiado las superficies metálicas, y no más tarde de las 4/6 primeras horas siguientes a ser limpiados.

Las capas de pintura se aplicarán mediante pistola, brocha, rodillo, inmersión o combinación de estos métodos, dependiendo de la calidad del material, pero siempre con el equipo recomendado por el fabricante para asegurar el espesor exigido en cada capa.

Todas las tuberías y estructuras que lleven pintura deberán ser montadas con la capa de imprimación excepto soldaduras que deban ser inspeccionadas en prueba hidráulica.

Las distintas capas de pintura deberán hallarse en el estado apropiado de curado y secado antes de aplicarse de modo que no se produzca ningún defecto en la capa anterior, tal como levantamiento o desprendimiento, descascarillado, etc. según las instrucciones del fabricante.

En la medida de lo posible, las capas de pintura se aplicarán de modo que queda una capa continua y uniforme en espesor y libre de poros, gotitas o áreas de mala aplicación; si se produce este último caso, se repintará la zona y se dejará secar antes de aplicar la siguiente capa de pintura.

En caso de aplicación de pinturas que sean todas del mismo color, se contrastarán las capas alternativamente, siempre que sea factible, y en un trecho suficiente que permita comprobar el recubrimiento efectivo de la superficie.

Todos aquellos elementos y superficies que deban pintarse pero que, una vez después de ser montados en taller resulten inaccesibles deberán ser montados incluso con las capas de acabado.

Si en el manejo de las superficies pintadas para las funciones mencionadas anteriormente, la pintura resultase dañada se limpiarán y retocarán estas partes dañadas nuevamente dándoles el mismo número de capas que tenían originalmente.

Métodos de aplicación de la pintura:

La pintura podrá ser aplicada con brocha, rodillo o pistola de acuerdo con la siguiente tabla, tabla 1:

Tabla 1. Métodos de aplicación de pinturas [10]

Cómo elegir imprimaciones

La imprimación es la base que aplicamos antes de pintar para preparar la zona sobre la que vamos a trabajar. Son productos para consolidar e igualar la absorción de la pintura en todo tipo de superficies. Es importante aplicar la imprimación adecuada para que los trabajos posteriores sobre esa superficie tengan un buen acabado. 

7.1.5 Métodos de aplicación de la pintura

Los métodos disponibles para aplicar recubrimientos orgánicos líquidos incluyen el uso de brochas y rodillos, la aspersión, la inmersión y el recubrimiento con flujo. En algunos casos se aplican varias capas de recubrimientos sucesivos a la superficie del sustrato para obtener el resultado deseado. A continuación se presentan de manera general los métodos de aplicación.

1) Brochas y rodillos: son los dos métodos de aplicación más conocidos y tienen una alta eficiencia de transferencia, que se acerca al 100%. Los rodillos se adaptan a la producción continua de superficies planas. El proceso, denominado recubrimiento con rodillo, es adecuado para recubrimientos orgánicos de paneles y rollos de metal continuos, al igual que en tramos similares de plásticos, papel o tela.

2) Aplicación por aspersión (spraying): el líquido del recubrimiento se atomiza dentro una pistola formando un vapor fino; inmediatamente antes de la deposición sobre la superficie del sustrato. Cuando las gotas chocan contra la superficie éstas se extienden y fluyen juntas para formar un recubrimiento uniforme dentro de la región localizada de la aspersión. La eficiencia de transferencia es relativamente baja (sólo 30%) para este método. La eficiencia mejora mediante la aspersión electrostática, en la cual la parte de trabajo se carga eléctricamente y las gotas atomizadas lo hacen en forma electrostática. Esto hace que la superficie de la parte atraiga las gotas y aumente la eficiencia de transferencia a 90%. La aspersión se usa ampliamente en la industria automotriz para aplicar recubrimientos de pintura en la carrocería.

3) Por inmersión: en este método se sumerge la parte que se quiere recubrir en un tanque abierto con material de recubrimiento líquido; cuando se retira la parte, el exceso de líquido se drena de vuelta al tanque.

4) Recubrimiento por flujo: las partes a recubrir se mueven a través de una cabina cerrada para pintura en donde una serie de boquillas bañan las superficies de la parte con el líquido para recubrimiento. Entonces, el exceso de líquido se drena de regreso a un vertedero, lo cual permite que se reutilice [11]

Tabla 2: tipos de material polimérico [12]

            7.2 Polímeros sintéticos

Los polímeros sintéticos más usados en la industria se pueden clasificar en 3 tipos: Termoplásticos, Termoestables, Elastómeros

7.2.1 Termoplásticos: Una característica que define a los polímeros termoplásticos es que pueden calentarse desde el estado sólido hasta el estado líquido viscoso, y al enfriarse vuelven a adoptar el estado sólido; además, este ciclo de enfriamiento puede aplicarse muchas veces sin degradar al polímero.

• Propiedades mecánicas:

Los termoplásticos típicos a temperatura ambiente poseen las siguientes características:

1. I) menor rigidez, el módulo de elasticidad es dos veces (en algunos casos tres) más bajo que los metales y los cerámicos

2) la resistencia a la tensión es más baja, cerca del 10% con respecto a la de los metales

3) dureza muy baja

4) ductilidad más alta en promedio, con un tremendo rango de valores, desde una elongación del 1% para el polietileno, hasta el 500% o más para el propileno.

• Propiedades físicas:

Los polímeros termoplásticos poseen:

1) densidades más bajas que los metales y los materiales cerámicos, las gravedades específicas típicas para los polímeros son alrededor de 1.2, para los cerámicos alrededor de 2.5, y para los metales alrededor de 7.0

2) coeficientes de expansión térmica mucho más altos, aproximadamente cinco veces el valor de los metales y 10 veces el de los cerámicos

3) temperaturas de fusión muy bajas

4) calores específicos que son de dos a cuatro veces los de los metales y los cerámicos

5) conductividades térmicas que son alrededor de tres órdenes de magnitud más bajos que los de los metales

6) propiedades de aislamiento eléctrico. [13]

• Aplicaciones:

Algunas aplicaciones de los polímeros termoplásticos en el comercio son:

Polietilentereftalato  (PET)

Es un polímero de condensación producido mediante un proceso de polimerización en fase fundida continua.

Es un material transparente y muy impermeable al aire, lo que hace que sea muy usado para envases de bebidas gaseosas, aguas minerales, vinagres, aceites comestibles, cosméticos…

Figura 3: polietilentereftalato (PET) [14]

Polietileno de alta densidad (HDPE)

El polietileno de alta densidad (hdpe) se produce normalmente con un peso molecular que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Es más duro, fuerte y un poco más pesado que el de baja densidad, pero es menos dúctil.

Figura 4: Polietileno de alta densidad (HDPE) [15]

7.2.2 Termoestable:

Las resinas termoestables son aquéllas que cambian irreversiblemente bajo la influencia del calor, de la luz, de agentes fotoquímicos y de agentes químicos, pasando de un material fusible y soluble a otro no fusible e insoluble, por la formación de un retículo tridimensional covalente. [16]

• Características:

Material compacto y duro, Fusión dificultosa (la temperatura los afecta muy poco), Insoluble para la mayoría de los solventes.

En general, las ventajas de los plásticos termoestables para aplicaciones en ingeniería son:
1 – Alta estabilidad térmica.
2 – Alta rigidez.
3 – Alta estabilidad dimensional.
4 – Resistencia a la termo fluencia y deformación bajo carga.
5 – Peso ligero.
6 – Altas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico. [17]

• Aplicaciones:

Los plásticos termoestables más destacados son:

Baquelita: fue unos de los primeros plásticos que se sintetizaron. Es duro, frágil y de un color marrón
oscuro. Es un excelente aislante térmico y eléctrico por lo que se emplea en la industria eléctrica y para la fabricación de elementos de cocina como mangos de sartén o cazos, etc.

Figura 5: Baquelita [18]

Melanina: también es de estructura similar a los anteriores pero de mejores prestaciones. Su principal aplicación es para la fabricación de tableros estratificados para chapado de mueble y encimeras de cocina.

Figura 6: Melanina [19]

Resina de poliéster (PET): su principal característica es que polimeriza a temperatura ambiente, por lo que se suministra en estado líquido con el catalizador aparte y se mezclan en el momento de su uso, dando un plástico duro y frágil. Para mejorar su resistencia y volumen, se le trabaja con fibra de vidrio. Sus principales aplicaciones son para la fabricación de placas translucidas para tejados, carrocería de automóvil etc.

Figura 7: Resina de poliéster (PET) [20]

Resina epoxi (EP): es de estructura similar al poliéster pero de gran dureza. Sus aplicaciones más importantes son como adhesivo en elementos de construcción (une hormigón y acero), como cimentación de grandes máquinas que presentan vibraciones y para la fabricación de pinturas antipolvo en naves industriales o laboratorios de química y quirófanos.

Figura 8: Resina epoxi (EP) [21]

7.2.3 Elastómeros:

Los materiales elastómeros  son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante enlaces químicos, adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada

Estos productos se caracterizan por las siguientes combinaciones de propiedades:

• Alta resistencia al desgaste y a la abrasión
• Alta resistencia a la tracción y al desgarre
• Muy buena capacidad de amortiguación
• Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas
• Alta resistencia a aceites, grasas, oxígeno y ozono.

• Aplicaciones:

Goma natural: Material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.

Figura 9: Goma natural [22]

Poliuretanos: Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utiliza como espumas, materiales de ruedas, etc.

Figura 10: Poliuretanos [23]

Polibutadieno: Material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los vehículos  dada la extraordinaria resistencia al desgaste.

Figura 11: Polibutadieno [22]

Bibliografía

[1]  Billmeyer F, Recubrimientos poliméricos. Universidad Autónoma de Coahuila 2004.

[2] Denny, A, Jones. Priciples and prevention of corrosión. USA 1996.

[3]  Jose Luddey Marulanda, Fundamentos de la corrosión. Colombia 2006.

[4] Besendnjak, Materiales Compuestos. España 2009.

[5] Callister W. D, Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. España 2002.

[6] http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_10_princ.htm

[7] http://www.edutecne.utn.edu.ar/tecn_pinturas/A-TecPin_I_a_V.pdf

[8]http://www.edu.xunta.es/centros/iescamposanalberto/aulavirtual/file.php/117/Tema2_Oxidacion.pdf

[9] http://www.metalactual.com/revista/27/recubrimientos_pretrata.pdf

[10] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn20.html

[11] Grover Mikel P, Fundamentos de Manufactura Moderna. México 1997.

[12] http://www.posgradoeinvestigacion.uadec.mx/CienciaCierta/CC38/5.html#.Vl9EVtIveaE

[13] Luis Bilurbina, Materiales no metálicos resistentes a la corrosión. Barcelona: 1990

[14] file:///D:/USUARIO/Downloads/Pol%C3%ADmeros%20Sint%C3%A9ticos(1).pdf

[15]https://www.google.com.co/?gfe_rd=cr&ei=0U1iVsG8JsfI8Af1_7SgAw&gws_rd=ssl#

[16] http://www.edu.xunta.es/centros/iessantomefreixeiro/system/files/plastico.pdf

[17] Julián Rodríguez Montes, Lucas Castro Martínez, Juan Carlos del Real Romero, Procesos industriales para materiales metálicos.Madrid:2006

[18]http://www.monografias.com/trabajos/plastitermoe/plastitermoe.shtml#ixzz3tOMDMrWD

[19] Fred W. Billmeyer, Ciencia de los polímeros. New York: 1975

[20] https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002256.htm

[21] http://usuaris.tinet.cat/jaranda/Poliester_archivos/Page396.htm

[22]https://www.google.com.co/search?q=Resina+epoxi&rlz=1C1CAFA_enCO651CO651&oq=Resina+epoxi&aqs=chrome..69i57j0l5.687j0j7&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF

[23] http://www.monografias.com/trabajos102/elastomeros-contenido completo/elastomeros-contenido-completo.shtml#ixzz3tOZL6q3H

Recopilación realizada por: 

Luisa Fernanda Bedoya Piedrahita

Luisa Fernanda  Giraldo Giraldo

Brayan Esteveen Galeano Galviz

Jaime Libardo Cardenas Figueroa

Cap. 16. Ensayos no destructivos IV-UT

 Metalografia

16-1. Inspección visual: Se puede decir que la inspección visual es un instinto que posee el ser humano, en el hombre la mayor parte de la información que le llega proveniente externamente o del mundo exterior, lo hace a través del canal visual. La gran cantidad de experimentos que se realizan o practican suele dar a última instancia los resultados en forma visible u óptica. Dicha información suele ser indirecta: ya que el sentido de la vista trabaja o proporciona sensaciones en movimiento de las agujas indicadoras a partir de las cuales se da una realidad física. La vista sin embargo puede proporcionar mayor información que no puede ser alcanzado por otros medios. Además la inspección visual es el ensayo no destructivo por excelencia; la luz siendo su agente físico no produce ningún daño en la mayoría de los materiales. Al ojo solo le basta una mínima fracción de la luz que puede ser transmitida por el objeto con el fin de conseguir la información necesaria para transmitir la directamente al cerebro. El tema de la inspección visual es importante por sí mismo, aunque siendo lo no se le reconoce, sin embargo importa acotar su alcance si se desea ir a lugares distanciados. Técnicamente dejar la inspección visual en el examen a simple vista técnicamente es poco. Al contrario englobando la inspección visual como todos los métodos ópticos utilizables como métodos END (Ensayo No Destructivo); conduce al diagnóstico correcto, que sin duda suele ser algo exagerado. La inspección visual es una etapa puesto que no puede emprenderse un trabajo de este tipo sin tener la seguridad de que el personal que realice no tenga una visión defectuosa.(1)

• Objetivo del ensayo(1):
• Preservar la vida.
• Asegurar la calidad y la confiabilidad de productos.
• Prevenir accidentes.
• Tener beneficios económicos.
• Contribuir con la preservación del medio ambiente.
• Contribuir al desarrollo de la Ciencia de los Materiales

• Que podemos mirar en la inspección visual:

Cantidad, Tamaño, Forma o configuración, acabado superficial, Reflectividad (reflexión), Características de color, Ajuste, Características funcionales, La presencia de discontinuidades superficiales, etc. (1)

•  Equipos utilización para el END visual:

• Inspección Visual VT-1:Inspección visual para determinar el estado general de un componente, pieza o superficie.(2)

• EQUIPOS DE ILUMINACIÓN: Linterna halógena (imagen 1), lámparas portátiles, etc.(2)
• EQUIPOS DE VISIÓN: Espejos articulados, lentes de aumento (imagen 2), etc.(2)
• EQUIPOS DE MEDIDA: Reglas, calibres, etc.(2)

Imagen 1:Linterna halógena (2)

Imagen 2: Lentes de aumento (2)

• Inspección Visual VT-2:Inspección visual para localización de fugas en su barrera de presión en los sistemas que contienen fluidos en su interior. Dentro de esta categoría se realizarán inspecciones visuales de sistemas en servicio, pruebas funcionales, pruebas de fugas y pruebas hidrostáticas.(2)

• EQUIPOS DE PRESURIZACIÓN:Equipo hidroláser de caudal y presión (imagen 3), bombas de alta presión, bancos de control de prueba, válvulas de seguridad, mangueras de alta presión.(2)
• EQUIPOS DE MEDIDA: Manómetros de presión.(2)

Imagen 3: Equipo hidroláser de caudal y presión (2)

• Técnicas para el desarrollo de la inspección visual:

• Observación directa: A ojo desnudo o con la ayuda de Instrumental auxiliar. se complementa con técnicas de registro.(2)

• Transmisión de imágenes: La imagen de la pieza se obtiene de sistemas de cámara de video y filmación.(2)
• Técnica de réplicas: Se obtiene la reproducción exacta de la superficie mediante el uso de lacas, barnices, polímeros, etc.(2)

• Ventajas: Casi todo puede ser inspeccionado, en cierto grado, ensayo de bajo costo, se puede recurrir a equipos relativamente simples, tales como lupas de baja magnificación, baroscopios, fibroscopios, y/o sistemas de cámaras se requiere un mínimo de entrenamiento, amplio alcance en usos y en beneficios rápido.(2)

16-2. Inspección ultra sonido: En la industria es de importancia hacer un control en la calidad de diferentes piezas metálicas para asegurar que cumplan el objetivo para el cual fueron diseñados, un método utilizado hoy en día es el ultrasonido (pulso-eco) con el cual, se permite dar un análisis más profundo y detallado  de la pieza sin necesidad de afectarla en ningún sentido.

En  el Pulso-Eco el equipo de ultrasonidos emite un pulso que se transmite a través del sensor (acoplado al material) penetrando en el material y excitando su microestructura granular. Esto ocasiona un fenómeno de vibración y transmisión de ondas mecánicas. El pulso ultrasónico se propaga a través del material hasta que un cambio de impedancia acústica provoca que sea reflejado. (3)

Las reflexiones o ecos del pulso se deben a defectos en el material o al eco producido cuando el pulso se refleja en el extremo del material; Este último eco, puede ser medido cuando las condiciones físicas de atenuación del material y la energía de los ultrasonidos permiten el viaje de ida y vuelta del pulso de un extremo a otro del material, como resultado final, las señales recibidas en el sensor contienen información de ruido de fondo producido por la microestructura granular del material, defectos localizados en su interior y el eco producido por el extremo del material. (3)

Esta técnica permite su uso en dos campos de ensayos no destructivos: Control de calidad y Mantenimiento preventivo. (4)

• Efecto Piezo-Eléctrico: Este efecto, consiste en la aparición de una diferencia de potencial en ciertas caras de ciertos cristales al provocar una tensión mecánica en él. Este fenómeno físico, también funciona a la inversa.(4)

Este efecto es aprovechado casi universalmente para el ensayo no destructivo de materiales. Los elementos utilizados son, básicamente, una pieza de material polarizado (en cierta parte las moléculas es encuentran cargadas positivamente mientras que en otra parte las moléculas se encuentran cargadas negativamente) con electrodos adheridos a dos de sus caras opuestas. Cuando un campo eléctrico es aplicado a lo largo del material las moléculas polarizadas se alinean con el campo resultando un dipolo inducido en la estructura cristalina; esta alineación de las moléculas causa un cambio dimensional, llamado electrostricción, a su vez, puede darse la acción opuesta, es decir, producir un campo eléctrico cuando cambian de dimensión. (4)

Esta clase de cristales que presentan ese fenómeno son usadas para la fabricación de los transductores. Básicamente un transductor es un dispositivo que convierte una señal en un tipo de energía en otra. La base es sencilla, se puede obtener la misma información de cualquier secuencia similar de oscilaciones, ya sean ondas sonoras (aire vibrando), vibraciones mecánicas de un sólido, corrientes y voltajes alternos en circuitos eléctricos, vibraciones de ondas electromagnéticas radiadas en el espacio en forma de ondas de radio o las marcas permanentes grabadas en un disco o una cinta magnética. (5)

Los transductores son una pieza fundamental de los ultrasonidos, ya que son las encargadas de enviar y recibir las ondas con las que se hace la inspección. Un transductor de ultrasonido convierte energía eléctrica en mecánica en forma de onda y viceversa, es por esta razón que la mayoría de los transductores de ultrasonido pueden utilizarse para aplicación de pulso-eco. (5)

En los ultrasonidos pulso-eco se utiliza la transmisión de ondas de sonido de alta frecuencia por el material y basado en el principio físico de que las ondas se propagan en un medio elástico como es el sólido, un líquido o un gas, pero no en el vacío; Podremos observar posibles discontinuidades o cambios dentro del material. (5)

En la figura 4,se observa un esquema de cómo sería una inspección por medio de ultrasonido pulso-eco. (5)

Imagen 4: Esquema inspección por ultrasonido pulso-eco. (5)

En la figura 5, se observa lo que se vería en la pantalla del equipo al presentarse ciertos tipos de discontinuidades.(5)

Imagen 5: Pantalla del equipo al presentarse ciertos tipos de discontinuidades.(5)

En la figura 6 se puede apreciar la presencia de rechupes; imperfección volumétrica en los cristales. Este tipo de imperfecciones son negativas para el material y podrían provocar problemas en la pieza.(5)

En el oscilograma se puede observar la presencia de picos a medida de que la señal emitida pasa por la imperfección.  (5)

Imagen 6: Oscilograma con presencia de rechupe. (5)

• Ventajas y desventajas del examen por ultrasonido:
• La principal ventaja de la inspección por ultrasonido es la comparación con otros métodos para inspección no destructiva en las partes del metal.(6)
• Podersuperior de penetración, el cual permite la detección de defectos bajo la superficie del material. La inspección por ultrasonido es realizada en alrededores de espesores de unos pocos metros en muchos tipos de partes y espesores cerca de 6m en inspección axial de partes como en la longitud de un eje de acero o rotores forjados.(6)
• Alta sensibilidad, permitiendo la detección de defectos extremadamente pequeños.(6)
• Mayor exactitud que otros métodos no destructivos en la determinación de la posición de defectos internos, elcálculo de su tamaño, y caracterizar su orientación, forma, y (6)
• Solamente necesita una superficie para acceder.(6)
• La operación eselectrónica, que proporciona indicaciones casi instantáneas de defectos. Esto hace el método conveniente para la interpretación inmediata, la automatización, la exploración rápida, la supervisión en línea de la producción, y el control de proceso. Con la mayoría de los sistemas, permanente los resultados de la inspección se puede anotar para la referencia futura.(6)

• Las desventajas por la prueba de ultrasonido son las siguientes:

• La operaciónmanual requiere la atención cuidadosa de técnicos experimentados(6)
• Elconocimiento técnico extenso se requiere para el desarrollo de los procedimientos de la inspección.(6)
• Las piezas que son ásperas, irregulares en forma, muy pequeña o fina, o no homogéneos son difíciles de examinar.(6)
• Las discontinuidades que están presentes en una capa baja inmediatamente debajo de la superficie pueden no ser perceptibles.(6)
• Conocer detalladamente la pieza a la cual se le va realizar la inspección, para calibrar el equipo y para caracterizar defectos.(6)

16-3. Ultrasonido Phased Array: La tecnología Phased Array tiene la habilidad de modificar electrónicamente las características acústicas del palpador.Angulo, punto de salida del haz, diámetro del cristal piezoeléctrico.(7)

La técnica de Ultrasonido Phased Array es una variante del Ultrasonido convencional, que utiliza varios sensores de Ultrasonido disparados simultáneamente para controlar mediante software el ángulo de direccionamiento y la focalización de la energía.(7)

• Ultrasonido contra radiografía: El ultrasonido Phased Array es una técnica de inspección computarizada de última generación que deja registro y tiene alta probabilidad de detección. Los principios físicos de funcionamiento son similares al ultrasonido convencional pulso eco, con la diferencia que se puede controlar mediante software parámetros como ángulo de refracción, punto de salida del haz, enfoque en una zona determinada, etc. Remplaza a los Rayos X y Gamma por las dificultades cada vez mayores en todo el mundo para importar, exportar, manipular y legalizar fuentes radiactivas y operadores. No requiere zonas de exclusión las cuales generan grandes pérdidas económicas y atrasos en producción, al tener que detener las labores en planta para la toma de placas radiográficas las cuales generan daño a las personas. Por el contrario, el Phased Array posee alta probabilidad de detección, no contamina el planeta con residuos radiactivos, permite realizar controles oportunos al proceso, permite registrar el 100% del volumen de una soldadura para análisis en diferentes vistas, por ej.: S-Scan, B-Scan, D-Scan o C-Scan.(7)

• PORQUE REALIZAR INSPECCIONES CON UT PHASED ARRAY:

• Alta velocidad de barrido electrónico sin movimiento del palpador.(7)
• Mejora las posibilidades de inspección, controlando las características del haz mediante software.(7)
• Inspección mediante múltiples ángulos con un simple control electrónico del palpador.(7)
• Variedad de configuraciones.(7)
• Gran flexibilidad para la inspección de geometrías complejas.(7)
• Enfoque optimizado.(7)
• Barrido de ángulos, localizado.(7)

• CAMBIO DE RADIOGRAFÍA POR ULTRASONIDO: Para cambiar radiografía por ultrasonido hay que cumplir algunos requisitos, no es cualquier tipo de ultrasonido, a continuación algunos ejemplos:(7)

• Recipientes a presión: La radiografía se realiza por cuestiones de diseño y se debe cumplir inicialmente con ASME SEC VIII Div. 1 en UW-51 RADIOGRAPHIC EXAMINATION OF WELDED JOINTS ítem (4), pero en este parágrafo indica que se puede hacer el cambio, siempre y cuando se realice el UT como indica ASME SEC VIII. Div. 2. par. 7.5.5. Este parágrafo nos indica que la metodología se debe tomar de ASME SEC V. art. 4. MANDATORY APPENDIX VIII. ULTRASONIC EXAMINATION REQUIREMENTS FOR A FRACTURE MECHANICS BASED ACCEPTANCE CRITERIA.

Este permite automated o semi-automated ultrasonic: PAUT (Phased array) y TOFD (Time of flight diffraction) (7)

• Tanques de almacenamiento: El API 650 indica que puede cambiar radiografía por ultrasonido, pero se debe cumplir los requisitos del apéndice U.

Este permite automated o semi-automated ultrasonic: PAUT (Phased array) y TOFD (Time of flight diffraction) (7)

• Calderas de potencia: El ASME SEC I (RULES FOR CONSTRUCTION OF POWER BOILERS), indica que se debe cumplir los requisitos Del ASME SEC V, art 4, MANDATORY APPENDIX VII ULTRASONIC EXAMINATION REQUIREMENTS FOR WORKMANSHIP BASED ACCEPTANCE CRITERIA. Este permite automated o semi-automated ultrasonic: PAUT (Phased array) solamente.(7)

Hoy en día el requerimiento es muy específico, hay que tener en cuenta el entrenamiento del inspector, la revisión de la data por un Nivel III y que los equipos trabajen bajo un sistema de adquisición de datos. No es suficiente con cambiar RT porultrasonido convencional o Phased Array manual, se deben cumplir los requisitos que aplican en cada caso.(7)

• Ventajas de la inspección mediante inspección Phased Array:

• Permite control oportuno del proceso de soldadura contribuyendo en la reducción de las tazas de rechazo.(8)
• Altos rendimientos, permite inspeccionar espesores gruesos en tiempos cortos(8)
• No contamina el medio ambiente con residuos químicos ni radiactivos.(8)
• No genera riesgo a las personas y se elimina la probabilidad de incidentes radiactivos.(8)
• Con técnicas automatizadas a diferencia del UT manual, hay alta probabilidad de detección y repetitividad en el ensayo.(8)
• Ahorra dinero al no requerir zonas de exclusión que detienen la producción (por riesgo de radiaciones)(8)
• Registro permanente físico y digital al 100% del volumen de la soldadura.(8)
• La normatividad vigente permite el empleo de la técnica como reemplazo a la radiografía.(8)
• No existe radiación alguna, luego se puede hacer inspección todo el día sin afectar la seguridad ni la salud de los inspectores ni de la planta.(8)
• El resultado de la prueba es inmediato, lo cual genera una disminución de tiempo en el resultado final del montaje de la junta.(8)
• Al igual que la radiografía, en la técnica de Phased Array se deja un calco de la soldadura y registro permanente de la soldadura inspeccionada. La interpretación es directa, al medir dentro del cuerpo de la soldadura a diferencia de la Radiografía, obteniendo además la profundidad del defecto y su localización exacta, para mejorar la reparación de las juntas.(8)
• Aumenta la probabilidad de detección de discontinuidades y disminuye la posibilidad de error humano en la inspección.(8)

• Garantiza la calidad de los componentes ahorrando tiempo y costes:Phased Array (PA) tiene un uso muy extendido en varios sectores, desde el de la generación eléctrica hasta el de la construcción. Es un avanzado método de ensayo no destructivo (END) que emplea una técnica de ultrasonidos para determinar la calidad de los componentes y detectar defectos tales como imperfecciones o grietas. Además, se puede utilizar de manera efectiva para medir el espesor de paredes y realizar pruebas de corrosión. Su eficacia procede de la combinación de múltiples ángulos y profundidades focales mediante una sonda que realiza varias inspecciones diferentes sin necesidad de modificar la configuración del transductor. Los resultados de la inspección se almacenan y visualizan claramente para elaborar informes. Se puede utilizar en materiales convencionales y especiales como los austeníticos y los de alta aleación.(9)

• Principales ventajas de la técnica Phased Array:

• Una inspección más sencilla de los componentes con geometrías complejas.(9)
• La posibilidad de inspeccionar un gran número de materiales diferentes.(9)
• La posibilidad de llevar a cabo inspecciones a altas temperaturas hasta más de 350º C.(9)
• Inspecciones mucho más rápidas en comparación con los ensayos de ultrasonidos convencionales.(9)
• Mayor probabilidad de detectar problemas gracias a que el ensayo se efectúa desde varios ángulos con una única sonda.(9)
• Todos los datos de la inspección representados en un formato gráfico fácil interpretación.(9)

Este  método de ensayo no destructivo muy utilizado para la caracterización de defectos en los materiales, especialmente en el campo de los materiales compuestos. (10)

Un sistema de inspección convencional por ultrasonidos consiste en un único transductor piezoeléctrico emisor/receptor, el cual genera un pulso ultrasónico que se propaga en el material produciendo una reflexión en todos los puntos donde encuentre una discontinuidad (por ej. cara inferior del material, fisuras, de laminaciones, etc.) quedando éstas registradas mediante el pulso reflejado. El tiempo entre el pulso de entrada y la reflexión producida por la indicación está directamente relacionado con la distancia recorrida según la velocidad de propagación de las ondas acústicas en el material, por lo que se puede obtener información acerca de la posición de la discontinuidad detectada. (10)

Ante esta situación, la técnica de inspección por ultrasonidos Phased Array cuenta con diferentes ventajas, como la generación de registros C-Scan en grandes áreas, la posibilidad de realizar inspecciones de geometrías complejas gracias al direccionamiento del haz, todo con una gran fiabilidad en la detección de defectos. Además, la técnica permite una gran resolución para su dimensionado y posicionado en tiempo real. Adicionalmente, se cuenta con un aditamento que permite la inspección de superficies curvas. (10)

• Señal Ultrasónica: Vibración mecánica en un medio elástico entre 500KHz y 15MHz.

• Polarización del cristal piezoeléctrico con un pulso de alta tensión.(11)
• La excitación eléctrica genera una deformación elástica en el cristal piezoeléctrico. (11)
• La deformación elástica se transmite por medio del material como una vibración mecánica.(11)
• La vibración mecánica provoca una deformación en el cristal piezoeléctrico. (11)
• Esta deformación en el cristal piezoeléctrico genera una señal eléctrica de baja tensión.(11)
• Imágenes:

Imagen 7: Señal ultrasónica.(11)

Imagen 8: señal por 1 y 16 instructores. (11)

Imagen 9: Suela con distintos ángulos. (11)

Imagen 10: Clasificación de los PA. (11)

Imagen 11: Equipo PA. (11)

o   Bibliografía:

1. Macuares, J. scribd. Universidad nororiental privada gran Mariscal de Ayacucho. [En línea] Abril de 2011. https://es.scribd.com/doc/54898323/Inspeccion-Visual#scribd.
2. Jorge Bunge, Diego Magallanes. materias.fi.uba. [En línea] 28 de Junio de 2011. http://materias.fi.uba.ar/6716/Presentacion%20NDT.pdf. 2.
3. Jorge Gosalbez Castillo, Addisson Salazar e Ignacio Bosh. mundo electrico. [En línea] http://www.gts.upv.es/publications/fmt_electronico/US_material_characterization/gos04.pdf. 3.
4. Claudio Rimoldi, Luis Mariano Mundo. aero.ing. [En línea] 2012. http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Apunte%20Ultrasonido%202012.pdf. 4.
5. ENDICSA S.A. ENDICSA S.A. [En línea] 2011. http://www.endicsa.com.ar/site/index.php/servicios/?option=com_content&view=article&id=20. 5.
6. Josue Garcia, Jaime Hernandez Ramos. Monografias. [En línea] Junio de 2008. http://www.monografias.com/trabajos60/inspeccion-ultrasonido-materiales/inspeccion-ultrasonido-materiales2.shtml#ixzz3t4fqgGvq. 6.
7. Integrity & NDT Solutions. Integrity-NDT. [En línea] Corpoate Partner. http://www.integrity-ndt.com/#!phased-array/c19qs. 7.
8. T.P. Group S.A. T.P. Group . [En línea] T.P. Group S.A, 2011. http://www.tpgroupsa.com/index.php/servicios-industriales/ensayos-no-destructivos/ultrasonido-phased-array. 8.
9. TUVRheinland. TUVRheinland. [En línea] 2015. http://www.tuv.com/es/spain/servicios_es/inspeccion_ensayos_de_materiales/end_ensayos_no_destructivos_avanzados_es/phased_array_es/phased_array.html. 9.
10. Lasagni, Fernando. INFO CATEC. [En línea] ENERO de 2012. http://info.catec.aero/Tecnica-de-inspeccion-por-ultrasonidos-phased-array-para-la-deteccion-de-defectos-en-materiales_a72.html. 10.
11. Giacchetta, Roberto. Foro tecnologico y empresarial. [En línea] Febrero de 2011. http://www.forotecnologicoyempresarial.com/wp-content/uploads/2008/12/documentos_foro_grandes_dimensiones_02-01_R_Giaccetta_DASEL.pdf. 11.

Recopilación realizada por:  

• Alexander Reina. 1088648983
• Cristian Camilo Sánchez Gómez. 1093223612
• José Daniel Ramírez Saldaña. 1112785433
• Natalia Henao Borja. 1094940015

LISTADO DE FIGURAS

Figura 12.1. Pieza de un barco con corrosión. [11]
Figura 12.2. Representación esquemática del proceso de corrosión y el costo de cada etapa[6]
Figura 12.3. Interacción de la humedad en una pieza. [8]
Figura 12.4. Corrosión uniforme en una placa rectangular. [1]
Figura 12.5. Corrosión en placas [1]
Figura 12.6. Corrosión por picadura en una placa rectangular. [1]
Figura 12.7. Corrosión por cavitación. [13]
Figura 12.8. Corrosión  microbiológica. [13]
Figura 12.9. Corrosión por intergranular en una placa rectangular. [1]
Figura 12.10. Corrosión por erosión.[13]
Figura 12.11. Estructura de la película formada por la oxidación.
Figura 12.12. Gráfica de aumento de peso por unidad de área frente al tiempo. [10]
Figura 12.13. Corrosión electroquímica. [10]
Figura 12.14..Corrosión galvánica. [3]

LISTADO DE VÍDEOS

Vídeo 12.1 Resumen y explicación de oxidación y corrosión. [15]
Vídeo 12.2 Definición y explicación de algunos tipos de corrosión. [16]

LISTADO DE TABLAS

Tabla 12.1. Potencial eléctrico de elementos. [8]
Tabla 12.2. Comparación entre la reacción anódica y la reacción catódica. [10]

12.1 INTRODUCCIÓN

A lo largo de este capítulo se hablará del fenómeno de corrosión, teniendo en cuenta cada uno de los procesos de corrosión y los factores que lo provocan. Además de mencionar cómo afecta la corrosión en la vida útil de estructuras que a diario observamos como puentes y edificios. De igual forma, mencionar los aspectos relacionados con la corrosión como la contaminación ambiental, pérdida de productos, mantenimientos muy costosos y la necesidad de re diseñar equipos y procesos industriales.

12.2 CORROSIÓN

La palabra “corroer” se deriva del latín “corrodere”, que significa “roer las piezas”. El fenómeno de corrosión guarda gran similitud frente dicha definición etimológica, por lo cual, se define al fenómeno de la corrosión como la transformación de un material debido a reacciones químicas o electro químicas con el medio que lo rodea, lo cual produce un deterioro del material y de sus propiedades. [1] [2]

La corrosión es también considerada una oxidación acelerada y continua que desgasta, es decir, que para que exista el fenómeno de corrosión tiene que haber un proceso de oxidación previo; dicho proceso ocurre cuando un átomo inestable pierde un electrón, lo que permite que el átomo forme un compuesto nuevo con otro elemento, es  decir, el proceso se caracteriza por ceder electrones del elemento que se oxida al elemento oxidante [3]. Obsérvese en la figura 12.1 una pieza de un barco con corrosión.  

Figura 12.1. Pieza de un barco con corrosión. [11]  

No siempre que se presenta la oxidación de un metal existe corrosión, en algunos casos el óxido formado es resistente y forma una capa gruesa de óxido que impide que el resto del material continúa oxidándose [13]. Este fenómeno es común en materiales de aluminio, zinc y magnesio. [4]

Material + Oxígeno → Óxido de material ±Energía.

12.3  ¿POR QUÉ OCURRE EL PROCESO DE CORROSIÓN?

Para la obtención de los metales en estado puro, se debe recurrir a la separación de minerales a partir de yacimientos (rocas menas), lo cual supone un gran aporte energético. Pues bien, una vez producido el acero, éste prácticamente inicia el periodo de retorno a su estado natural, los óxidos de hierro (Fe2O3). Esta tendencia a su estado original no debe extrañar. La tendencia del hierro a volver a su estado natural de óxido metálico se relaciona directamente con la energía utilizada para extraer el metal del mineral, ya que es esta energía la que le permitirá el posterior regreso a su estado original a través de un proceso de oxidación (corrosión). La cantidad de energía requerida y almacenada varía de un metal a otro. Entonces, la fuerza conductora que causa que un metal se oxide es consecuencia de su existencia natural. [5]
Por ejemplo un metal susceptible a la corrosión, como el acero, resulta que proviene de óxidos metálicos, a los cuales se los somete a un tratamiento determinado para obtener precisamente hierro. Otro ejemplo es el aluminio, que obtenido en estado puro se oxida rápidamente, formándose sobre su superficie una capa microscópica de alúmina (Al2O3, óxido de aluminio); este óxido es transparente, a diferencia del óxido de hierro que es color rojizo o marrón, por lo cual pareciera que el aluminio nunca se oxida. La razón de ello estriba en el gran aporte energético que hay que realizar para obtener una determinada cantidad del metal a partir del mineral, bauxita (Al2O3) en este caso.[5]

12.4  EFECTOS DE LA CORROSIÓN

Los efectos de la corrosión en la sociedad se observa tanto de manera directa, afectando la vida útil de servicio de los bienes; y de manera indirecta, en el momento en que los productores y consumidores de los bienes tienen influencia sobre los costos de la corrosión. Estos efectos se evidencia diariamente en distintas áreas, por ejemplo es muy común observar que un automóvil, unas ventanas o herramientas metálicas sufran de este fenómeno. Sin embargo, los efectos de la corrosión son de extremo cuidado. Por ejemplo, en un puente puede ocurrir la corrosión de alguna varilla de acero de refuerzo del concreto, la que puede fracturarse y provocar el fallo o colapso de la estructura por completo; esto no solo afectaría a la sociedad sino también al medio ambiente. Ahora, supongamos el transporte de petróleo crudo a través de buques. Si no se tiene el adecuado mantenimiento del buque, se puede producir una rotura en su casco y el petróleo sería derramado al mar, causando una daño muy grande al ecosistema marino. [2]
Entonces, se tiene que hacer un análisis continuo y aplicar los distintos factores que permitan evitar este tipo de situaciones que pueden llegar a ser peligrosas para la sociedad y medio ambiente.

12.4.1 Fenómeno de la corrosión y costos del proceso: por supuesto, todos los  efectos sociales tienen que ver con la economía. Es por eso que hay muchas razones de buscar alternativas para controlar la corrosión. [6]
La corrosión causa pérdidas enormes y desgracias incalculables, debidas a accidentes producidos por la rotura de piezas debilitadas. Esto ocasiona que la corrosión sea responsable de que de 1/4 a 1/3 de la producción mundial de acero se dedique a la reposición de las estructuras metálicas deterioradas [7][14]. Esto es un desarrollo cuyo proceso arranca desde la creación del producto, es decir, en la explotación de los yacimientos para la extracción de los minerales presentes hasta el mantenimiento de la pieza, una vez construida. Las etapas de este desarrollo y la energía utilizada generan costos específicos que pueden ser elevados, por lo cual, no cabe la menor duda de que ningún proyecto quisiera perder dicha inversión. He aquí, la importancia del mantenimiento continuo de los materiales.

A continuación, se observa el ciclo natural al que tiende un material y el costo involucrado en las operaciones de exploración, explotación y enriquecimiento del material mineral, así como las etapas de producción de los respectivos metales y de los productos manufacturados a partir de ellos. Obsérvese la figura 12.2.

Figura 12.2.  Representación esquemática del proceso de corrosión y el costo de cada etapa. [6]

A través de avances científicos en distintas ramas incluyendo a la termodinámica, se ha logrado determinar el posible comportamiento de un metal en un ambiente dado. En las predicciones que aporta la termodinámica, se han planteado algunas bases teórico-prácticas a partir del concepto energético: sí el sistema formado por el metal y el medio ambiente posee una energía libre positiva, es posible que tenga lugar la corrosión. La energía de un determinado sistema puede medirse en los términos de lo que se llama la energía libre [5].

Se pueden presentar tres casos:

• La energía libre es positiva. El metal es activo y puede haber corrosión. Es el caso más frecuente entre los metales de uso común (hierro, aluminio, cinc).
• La energía libre es positiva, pero el metal en vez de presentar corrosión, permanece aparentemente intacto; se dice que el metal es pasivo.
• La energía libre es cero o negativa. El metal es indiferente a los agentes agresivos habituales, no siendo posible ninguna reacción de corrosión. Es el caso de los metales nobles.

12.5  FACTORES INFLUYEN EN LA CORROSIÓN

Los siguientes factores son los que generalmente se consideran en el proceso de oxidación que conlleva a la corrosión:

12.5.1  Potencial eléctrico de los materiales: el grado de corrosión depende fundamentalmente de la diferencia de potencial eléctrico existente entre los dos metales en contacto. Cuanto más bajo sea el potencial de un metal, más fácil resultará corroído. Del mismo modo cuando mayor sea la diferencia de potencial entre los dos metales en contacto, mayor será la corrosión galvánica producida entre ambos, siempre en perjuicio del de menor potencial. [8] [9]
En la tabla 12.1 se observan algunos elementos con sus respectivos potenciales.

     Tabla 12.1. Potencial eléctrico de elementos. [8]

12.5.2 Formación de películas y biopelículas: las películas formadas por microorganismos (Biofilm) pueden tener tendencia a absorber la humedad o retenerla, incrementando la corrosión resultante de la exposición a la atmosférica o los vapores corrosivos.[8]

12.5.3 Temperatura: es un aspecto que afecta directamente a la corrosión, ya que ésta tiende a aumentar al elevar la temperatura. Esto se debe a que se afecta la solubilidad de la sustancia más común que interviene en la corrosión, el aire. Con respecto a la disminución de temperatura en lugares húmedos, la humedad se condensa y se aloja en la superficie de los materiales acelerando la corrosión. Cuando el porcentaje de humedad en el ambiente es mayor a 80% la reacción aumenta y se acelera la corrosión, en el caso que se encuentre por debajo del 40% la velocidad de la reacción disminuye. [9]

12.5.4   Velocidad: un aumento en la velocidad del movimiento relativo entre una solución corrosiva y una superficie metálica tiende a acelerar la corrosión, ocasionando que las sustancias oxidantes lleguen a la superficie. Todos los metales pueden ser usados siempre que su velocidad de deterioro sea aceptablemente baja, ya que influye en el costo-beneficio de algún proyecto y el bienestar de la sociedad frente a éste. [8]

12.5.5   Agentes oxidantes: los agentes oxidantes que aceleran la corrosión de algunos materiales pueden retrasar la corrosión de otras, mediante la formación en sus superficies de óxidos o capas de oxígeno absorbidos que los hacen más resistentes a los ataques químicos. El ambiente influye directamente en el proceso, así es como dependiendo del pH del ambiente se obtiene una corrosión más rápida y certera. Por ejemplo al exponer un metal a un medio que es corrosivo con contaminantes como es el caso del azufre, la reacción ocurre mucho más rápido que en medios normales. Por lo general, las piezas se ven afectadas por agentes como: el aire y humedad, agua, agua salada, vapor (H2O a una temperatura entre 200 a 400 ºC), distintos gases como los CFC, NH3, ácidos orgánicos. [8] [9]

12.5.6  Propiedades físicas y tratamientos del material: cuando el material ha sido sometido a esfuerzos cíclicos de torsión, flexión, compresión o la combinación de estos, es más susceptible a la corrosión. Sí la estructura externa del material posee poros o grietas, es más susceptible a la corrosión. [9]
En la figura 12.3 se observa cómo se genera el proceso debido a las propiedades físicas del material y a los agentes oxidantes, en este caso, la humedad y el aire.

Figura 12.3. Interacción de la humedad en una pieza. [8]

A continuación se presenta un vídeo, (vídeo 12.1) el cual explica lo anterior y muestra una serie de ejemplos en la industria metal-mecánica.

Vídeo 12.1 Resumen y explicación de oxidación y corrosión. [15]

12.6  CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN

La corrosión se puede clasificar según su morfología o según el medio en que se desarrolla:[1]

12.6.1 CORROSIÓN SEGÚN LA FORMA:
12.6.1.1 Corrosión uniforme: en este tipo de corrosión se presenta el ataque en forma homogénea sobre toda la superficie metálica y la penetración media es igual en todos los puntos. Esta es la forma más tratable de corrosión, ya que permite calcular fácilmente la vida útil de los materiales corroídos [1]. Obsérvese la figura 12.4 un ejemplo de corrosión uniforme.

  Figura 12.4. Corrosión uniforme en una placa rectangular. [1]

12.6.1.2 Corrosión en placas: este tipo incluye los casos intermedios entre corrosión localizada y corrosión uniforme. Se caracteriza porque el ataque se extiende más en algunas zonas, pero se presenta aún como un ataque general [1]. Obsérvese la figura 12.5 un ejemplo de corrosión en forma de placas.

Figura 12.5. Corrosión en placas. [1]

12.6.1.3 Corrosión por picadura (Pitting): se genera debido a pequeños poros en la capa superficial de la pieza, por eso, el ataque se localiza en puntos aislados de superficies metálicas, propagándose hacia el interior del metal en forma de canales cilíndricos. Este tipo de ataque, así como el intergranular y el fisurante, son las formas más peligrosas bajo las cuales se puede presentar la corrosión [1][13]. Obsérvese la figura 12.6 un ejemplo de corrosión pitting.

Figura 12.6. Corrosión por picadura en una placa rectangular. [1]

El tipo de corrosión pitting presenta algunos derivados:

12.6.1.3.1 Corrosión por fricción o frettin: producida por pequeños movimientos o vibraciones de dos sustancias metálicas en contacto, generando picaduras en la superficie del metal.[12]

12.6.1.3.2  Corrosión por cavitación: se genera por el contacto de la superficie del metal con algún líquido, formando burbujas en su superficie. Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos, dando lugar a picaduras en forma de panal [13]. Obsérvese la figura 12.7 un ejemplo de daño por cavitación.

Figura 12.7. Corrosión por cavitación. [13]

12.6.1.3.3 Corrosión microbiológica: en ella organismos biológicos originan la grieta o proceden como aceleradores del proceso corrosivo localizado. Ésta se produce normalmente en medios acuosos en donde los metales están sumergidos o flotando [12]. Obsérvese la figura 12.8 un ejemplo de corrosión microbiológica.

Figura 12.8. Corrosión por microbiológica. [13]

12.6.1.3.4 Corrosión intergranular: localizada en los límites del grano, causando pérdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos, aunque por el aspecto externo de los materiales no se observe la corrosión. Este ataque es común en aceros inoxidables y aleaciones de níquel [12][13]. Obsérvese la figura 12.9 un ejemplo de corrosión intergranular en una placa.

Figura 12.9. Corrosión  intergranular en una placa rectangular. [1]

12.6.1.3.5 Corrosión por erosión: causada o acelerada por el movimiento relativo de la superficie de metal y el medio. Se caracteriza por fricción en la superficie paralela al movimiento.  Es muy significativa en aleaciones blandas [12][13]. Obsérvese en la figura 12.10 un ejemplo del proceso de corrosión por erosión.

Figura 12.10. Corrosión por erosión.[13]

12.6.1.3.6 Corrosión selectiva: actúa únicamente sobre metales nobles como oro-cobre o plata-cobre. Es peligroso ya que la corrosión del metal involucrado genera una película que recubre las picaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera.[12]

12.6.1.3.7 Corrosión por esfuerzo: este tipo de corrosión es debida a la aparición de tensiones internas tras una deformación en frío.  [12]

12.6.2  PROCESOS DE CORROSIÓN SEGÚN EL MEDIO

Los procesos de corrosión según el medio se dividen en corrosión química y corrosión electroquímica.

12.6.2.1  Corrosión  química: en este tipo de  corrosión se estudian aquellos casos en que el metal reacciona con un medio no -iónico (por ejemplo oxidación de un metal en aire a altas temperaturas). Sí se expone una superficie metálica limpia a la acción del oxígeno, el metal comenzará a reaccionar con el oxígeno formando óxidos.
Por ejemplo una pieza de Fe (metal que presenta más de una valencia) calentada al aire seco, por encima de 500ºC se oxida a apreciable velocidad formando una película con la siguiente estructura (obsérvese la figura 12.11):

Figura 12.11. Estructura de la película formada por la oxidación.

Se han producido reacciones redox sin la intervención de iones en solución y no ha habido corrientes eléctricas recorriendo el metal. [10] [12]

Si el grado de corrosión se expresa como aumento de peso por unidad de área, se observa que la corrosión se propaga en forma lineal con el tiempo, como se observa en la figura 12.12.

Figura 12.12. Gráfica de aumento de peso por unidad de área frente al tiempo. [10]

12.6.2.2 Corrosión electroquímica: a temperatura ambiente la forma de corrosión más frecuente y más seria es de índole electroquímica, este tipo de corrosión implica un transporte de electricidad a través de un electrolito. En los procesos de corrosión electroquímica circulan corrientes eléctricas, sobre el material expuesto a corrosión. A través de los avances en la ciencia se ha demostrado que durante la corrosión se cumplen las leyes de Faraday [12]. Estas corrientes se producen porque el material presenta zonas con diferente reactividad (centros anódicos y catódicos); existe un paso conductor que conecta las zonas anódica y catódica (el metal conduce los electrones) y ambos micro electrodos están inmersos en un mismo electrolito. [1] [10]
En la figura 12.13 se enseña el proceso de corrosión electroquímica.

Figura 12.13. Corrosion electroquimica. [10]

12.6.2.2.1 Reacciones en la corrosión electroquímica: se observa en la tabla 12.2 una comparación entre las reacciones que ocurren en una corrosión electroquímica.

Tabla 12.2. Comparación entre la reacción anódica y la reacción catódica. [10]

12.6.2.2.2 Corrosión galvánica: se da cuando dos metales diferentes están en contacto, uno activo y el otro noble; por un medio electrolítico hay flujo de electrones entre ellos. El metal menos resistente a la corrosión pasa a ser ánodo mientras el más resistente se vuelve cátodo. En este caso el cátodo se corroe muy poco, pero el ánodo aumenta su corrosión, comparado con los metales aislados entre sí. La velocidad de corrosión es proporcional al área de contacto. [9]
Obsérvese en la figura 12.14, el fenómeno de la corrosión galvánica.

Figura 12.14. Corrosión galvánica. [3]

A continuación se mostrará un vídeo (vídeo 12.2) con explicación esquematizada de algunos tipos de corrosión.

Vídeo 12.2 Definición y explicación de algunos tipos de corrosión. [16]

BIBLIOGRAFÍA

[1] http://materias.fi.uba.ar/6303/TPN3.pdf

[2] http://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol20num2/articulos/corrosion/

[3]http://www.edu.xunta.es/centros/iescamposanalberto/aulavirtual/file.php/117/Tema2_Oxidacion.pdf  

[4]http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad124.html

[5]http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_7.html

[6] http://es.scribd.com/doc/126891708/Libro-Corrosion-Respaldo#scribd

[7]http://www.eduinnova.es/monografias09/Nov09/Corrosion.pdf

[8]https://miutj.files.wordpress.com/…/ing_mi_factores-para-corrosion.ppt

[9] http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/peralta_r_e/capitulo3.pdf

[10] http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/Clase%20N12.pdf

[11] http://www.nervion.com.mx/web/conocimientos/anticorrosivos.php

[12]http://www.tecnosefarad.com/wp-content/archivos/bach_2/materiales/T4_la_corrosion.pdf

[13] http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/cmI/6-Oxidacion.pdf

[14] http://www.bdigital.unal.edu.co/3053/1/291434.2010.pdf

[15] https://www.youtube.com/watch?v=bmIlSKbDnIw

[16] https://www.youtube.com/watch?v=aaejqLWrkcM

Recopilación realizada por:

Juan Camilo Zapata Mina

Luis Enrique Mina Vasquez

Miguel Angel Zapata Beltran

Manuel Alejandro Rojas Diaz

19 .1 Defectología y normalización de la soldadura

Desde finales del siglo XIX se evidencia los procesos de soldadura, iniciando con la soldadura por fragua, que fue utilizada por herreros para construcción de armas y herramientas, con el paso del tiempo y el descubrimiento de las nuevas propiedades de los metales y a su vez de procesos de soldadura mucho más eficientes, que generaban una mejor unión entre dos piezas, se desarrollaron técnicas de inspección para la soldadura, con estas se buscaba hacer una evaluación y control de calidad a las piezas soldadas, a fin de asegurar que la soldadura se encontraba en perfecto estado para su uso, en otras palabras se detectaban los defectos presentes en las soldaduras.

En este documento nos centraremos en la explicación más a fondo de los defectos presentes en la soldadura, se buscara cubrir la mayor cantidad posible, explicando de manera muy detallada en que consiste y cuáles son las acciones correctivas que mejor puedan funcionar para cierto tipo de defecto.

Clasificación y cordones de soldadura

En la figura 1 se muestran los tipos de cordones de soldaduras que existen en la industria y que son los principales lugares donde se presentan los defectos.

Figura 1 Clasificación de los cordones de soldadura

El principal término al que se hace referencia cuando se habla de defectos de la soldadura es la discontinuidad. Esta es conocida como una interrupción en la estructura de un material que se deriva de sus propiedades mecánica, físicas entre otras, pero no necesariamente la discontinuidad sea un defecto.

Un defecto puede definirse como “Una discontinuidad o discontinuidades que por naturaleza o por efecto acumulado hacen que una parte o producto no sea capaz de satisfacer las normas o especificaciones mínimas de aceptación.”

Por tanto si tomamos en cuenta estos dos conceptos podemos definir que una soldadura defectuosa seria “Una soldadura que contenga uno o más defectos”, en el mundo de la soldadura cualquier cosa que se presente en la soldadura y sea indeseable en esta, se considerara un defecto.

Antes de empezar a hablar de cada uno de los defectos, se tiene que tener presente que también existen medidas correctivas o de mejora para dichos defectos, esto se conoce como Accion correctiva, y se puede definir como la forma de corregir algún defecto, con el fin de lograr que la soldadura pueda ser de utilizad y prestar el servicio.

Para nuestro estudio, tomaremos que los defectos están agrupados con la clasificación de la comisión V del international institute of welding. Documento IIS/IIW-340-69 donde se clasifica en 6 grupos los defectos:

• Serie 100 Fracturas: incluyendo longitudinales, transversales, radiales, en cráter, entre otras.
• Serie 200 Cavidades: Incluyendo bolsas de gas, porosidad interna, porosidad superficial, encogimiento, entre otras.
• Serie 300 Inclusiones Solidas: Incluyendo escoria, fundentes, óxidos metálicos, materiales extraños, entre otros.
• Serie 400 penetración: Incluyendo a la fusión incompleta, penetración incompleta, entre otras.
• Serie 500 Forma incompleta o contorno inaceptable: Incluyendo socavado, refuerzo excesivo, falta de llenado, forma de chaflán, traslape, entre otras.
• Serie 600 defectos varios no incluidos anteriormente: Incluyendo golpes de arco, salpicadura excesiva superficie áspera entre otros.

1. Serie 100

1.1 Fracturas: Las fracturas son la primera categoría de defectos de soldadura. Una fracturas es “Una discontinuidad del tipo de fractura caracterizada por unos bordes agudos y una gran relación entre longitud y anchura a desplazamiento de abertura” Se considera peligroso encontrar fracturas en soldaduras puesto que generan una grave reducción en la resistencia además se puede presentar una propagación de la fractura y generar una falla mucho más severa.

Las fracturas o también llamadas rupturas pueden clasificarse como

• Fracturas superficiales: Son las que se pueden observar sobre la superficie de la soldadura por medio de la inspección visual , las fracturas pueden ser longitudinales, transversales o en cráter, como las observadas en la figura 1.1 a.

Este tipo de soldadura se presenta de manera transversal, longitudinal, en cráter o en los bordes.

• Fracturas Internas o subsuperficiales: Se presentan bajo la soldadura, incluso bajo la zona afectada por el calor, muchas veces son denominadas “Bajo el cordón” como se muestra en la figura 1.1 b.

Figura 1.1 a  Tipos de fracturas superficiales

Figura 1.2 b  Tipos de fracturas internas.

Muchas veces, estas fracturas pueden ser muy pequeñas para ser detectadas por la simple inspección visual, pero aun así no dejan de presentar un factor de riesgo, pues puede continuar expandiéndose y generar una falla del material, a este tipo de fracturas pequeñas se les denomina fisuras o si son extremadamente pequeñas micro fisuras, estas son mostradas en la figura 1.1 c.

Figura 1.1 c Micro fracturas superficiales e internas

En la siguiente tabla de la figura 1.1 c se observa algunas causas y soluciones para las grietas tanto en soldadura como en el metal base.

Figura 1.1 d Causas y posibles medidas correctivas para defectos de fracturas y grietas.

2. Serie 200

En la serie 200 el principal defecto son las cavidades, el tipo más común es la porosidad.

2.1 Porosidad: Esta se usa para describir los huecos globulares, libre de todo material sólido, que se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. En realidad, los huecos son una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no materia sólida.

Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la propia soldadura. Figura 2.1

Figura 2.1  Radiografía de pieza soldada con defecto de porosidad.

Existen varios tipos de porosidad, algunas son las siguientes

2.2 Porosidad dispersa: Esta uniformemente distribuida a través del metal duro.Figura 2.2

Figura 2.2 Visualización de porosidad dispersa

2.3 Porosidad agrupada: Es un arreglo localizado que tiene una distribución geométrica al azar. Figura 2.3

Figura 2.3  Visualización de porosidad agrupada

2.4 Porosidad alargada: Es aquella porosidad cuya longitud es mayor a su ancho y se ubica aproximadamente paralelas al eje de la soldadura. Se puede formar en el interior  o en la superficie del metal de soldadura. Figura 2.4

Figura 2.4 Visualización de porosidad alargada

2.5 Porosidad superficial, en el cráter y de gusano: Es fácilmente observable por medio de la inspección visual. Figura 2.5

Figura 2.5 a   Visualización de porosidad superficial

Figura 2.5  b  Visualización de porosidad en cráter

Es importante resaltar que la porosidad  no es un defecto tan serio como las fracturas, esto se debe principalmente a que las cavidades de porosidad presentan extremos redondos y no se propagan como sucede con las fracturas. Algunos códigos proporcionan diagramas de comparación que muestran la cantidad aceptable de porosidad que se puede presentar en las soldaduras. El siguiente diagrama mostrado en la figura 2.6 es el usado en el código 1104 API.

Figura 2.6 Cuadro comparativo de porosidad admitida en la Soldadura

En el siguiente cuadro se observan posibles causas, corrección y responsabilidades que generan que en los procesos de soldadura se presenten cavidades.

Figura 2.7 Causas y posibles medidas correctivas para defectos de cavidades

3. Serie 300

La serie 300 del documento IIW explica un tipo de defecto llamado inclusiones sólidas, estas en el mayor de los casos se consideran un defecto subsuperficial o interno, es decir no puede ser detectado fácilmente por inspección visual, se necesita recurrir a los ensayos con tintas penetrantes, radiografías o ultrasonido que permita detectar este tipo de defecto.

3 .1 Inclusiones no Metálicas: Son los óxidos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas y globulares en los cordones de soldadura. Durante la formación del depósito y la subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente), o con la escoria producida. Algunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no metálicos, solubles solo en cierto grado en el metal fundido. Debido a su menor densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que encuentren restricciones para ello, en la figura 3.1 se muestra una inclusión de escoria en un cordón de la soldadura.

Figura 3.1 Inclusiones de escoria.

3.2 Inclusiones alineadas: Se presenta paralelas al eje de soldadura y se presentan de manera interna en esta. Figura 3.2

Figura 3.2 Inclusiones alineadas.

Uno de los principales materiales usados en la soldadura, especialmente en la TIG es el tungsteno, muchas veces, este material puede quedar como escoria en el cordón, la siguiente imagen es de inclusiones de tungsteno, estas inclusiones no se pueden detectar mediante técnicas de inspección interna, en especial la radiografía. La figura 3.3 muestra inclusiones de tungsteno en un cordón de soldadura.

Figura 3.3 Inclusiones de Tungsteno

En general, las inclusiones de fundente o de escoria son redondas y no poseen esquinas agudas como las fracturas y por estas razones no son tan peligrosas como las fracturas.

En algunos metales, particularmente en lo que se presenta recubrimientos térmicos de óxido, hay posibilidades de inclusión de óxido en el metal de soldadura. Este problema se vuelve grave principalmente cuando se suelda aluminio, puesto que el óxido de aluminio se forma rápidamente en el atmósfera y puede quedar atrapado muy fácilmente en el metal de soldadura si no se toman precauciones o no se hace limpieza.

En el siguiente cuadro figura 3.4 se observan posibles causas, corrección y responsabilidades que generan que en los procesos de soldadura se presenten inclusiones.

Figura 3.4 Causas y posibles medidas correctivas para defectos de inclusiones.

4. Serie 400

La serie 400 del documento nos centra en los defectos generados por fusión o penetración incompleta.

4.1 Fusión Incompleta: Un defecto conocido como carencia de fusión es simplemente una gota de soldadura en la cual no ocurre la fusión a través de toda la sección transversal del al unión.  Es decir la soldadura depositada no lleno completamente la preparación de la unión o que hay un espacio entre los cordones o pasos, o un espacio en la raíz de la unión.

Uno de los principales problemas es la producción de esfuerzos y tensiones a raíz de este defecto. En la figura 4.1 se muestra un cordón con fusión incompleta y un esquema del defecto.

4.1 Fusión Incompleta.

4.2  Penetración incompleta: Esta expresión se usa para describir la situación en que el metal depositado y el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Puede ser ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la temperatura de fusión a toda su altura, o porque el metal de la soldadura no llegue  a la raíz de una soldadura de filete, y deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal de la soldadura desde un miembro al otro.

Aunque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la falta de disolución de los óxidos e impurezas de la superficie, las condiciones de transmisión de calor que existen en la junta son una fuente más frecuente de este defecto. En la figura 4.2a se observa esquemas de juntas con penetración incompleta.

La penetración incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la soldadura está sujeta ya sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin deformación apreciable.

Figura 4.2 a Penetración incompleta

Figura 4.2 b Falta de penetración

La figura 4.2 c muestra falta de penetración pero por efecto de des alineamiento en el cordón de soldadura.

Figura 4.2  c Penetración insuficiente por des alineamiento

En el siguiente cuadro figura 4.3  se observan posibles causas, corrección y responsabilidades que generan que en los procesos de soldadura se presenten Fusión incompleta.

Figura 4.3  Causas y posibles acciones correctivas para defectos de Fusión Incompleta.

5. Serie 500

Los defectos tratados en esta parte del documento son las formas imperfectas o contornos inaceptables, uno de los principales defectos en esta sección es el socavado o socavamiento.

 5.1 Socavamiento: Se emplea este término para describir:

• La eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde de  una capa o cordón, con la formación de una depresión marcada en la pared lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón.
• La reducción de espesor en el metal base, en la línea en la que se unió por fusión el último cordón de la superficie.

El socavamiento en ambos casos se debe a la técnica empleada por el operador. Ciertos electrodos, una corriente demasiado alta, o un arco demasiado largo, pueden aumentar la tendencia al socavamiento.

Los principales problemas que genera el socavado son que producen un amplificador de esfuerzos que causan problemas cuando hay impacto o fatiga en la estructura y también el servicio a bajas temperaturas.

La figura 5.1 a muestra un esquema y a su vez una pieza con defectos de socavamiento.

Figura 5.1 a Socavado.

Puesto que la serie 500 trata las formas imperfectas algunas de ellas son las mostradas en la figura 5.1 b y que representan un defecto para la soldaduras

Figura 5.2 Variedad de formas imperfectas.

En el siguiente cuadro. Figura 5.2 se observan posibles causas, corrección y responsabilidades que generan que en los procesos de soldadura se presenten socavados.

Figura 5.2 Causas y posibles acciones correctivas para defectos de formas imperfectas.

6. Serie 600              

Los defectos varios son la última categoría que se observa en la norma.

En la categoría de diversos están los golpes de arco ( Figura 6.1 a ) en los cuales el soldador accidentalmente permite que el electrodo toque el metal base junto a la unión dejando una cicatriz en la parte; la salpicadura excesiva (Figura 6.1 b) en la cual caen gotas del metal de soldadura fundido en la superficie de las partes base; y otros defectos no incluidos en las categorías anteriores

Figura 6.1 a Golpe con arco.

Figura 6.1 b Excesiva Salpicadura.

En el siguiente cuadro. Figura 6.2 se observan posibles causas, corrección y responsabilidades que generan que en los procesos de soldadura se presenten defectos varios.

Figura 6.2  Causas y posibles acciones correctivas para defectos varios.

En el siguiente vídeo se observa algunos de los defectos explicados anteriormente, el vídeo se basa en la soldadura MIG y MAG.

DEFECTOS Y SOLUCIONES EN EL PROCESO DE SOLDADURA MIG/MAG

En el siguiente vídeo se observan también varios defectos de la soldadura y algunas técnicas para detectar dichos defectos.

DEFECTOS Y METODOS DE INSPECCION NO DESTRUCTIVA PARA UNIONES DE SOLDADURA.

Para finalizar, resta decir que los defectos que se presentan en la soldadura son muchos, incluso algunos más a los mencionados, se presentan de diversas formas y cada uno de ellos como se explicó se genera por causas distintas, genera problemas distintos en las piezas donde son soldadas, también se detectan de distintas maneras, por eso es tan importante el profundo conocimiento de estos problemas y que sea un profesional quien evalué y haga un control de calidad a la soldadura para evitar problemas a futuro y que se garantice el correcto funcionamiento de la soldadura.

Para una mayor información sobre los defectos se pueden consultas las normas:

• ANSI –(American National Standards Institute)
• ACI –(American National Standards Institute)
• AWS –(American Welding Society)
• ASME –(American Society of Mechanical Engineers)

19.2 Simbología y normalización de la soldadura

La simbología de soldadura nos proporciona un conjunto de información que acompaña a un plano de una construcción metal-mecánica con trabajos de soldadura, implica una serie de símbolos y referencias alfa numéricas (letras y números) ubicada en lugares particulares de los respectivos planos. La simbología y el respectivo detalle escrito proporcionan la información necesaria para ejecutar el trabajo de soldadura en las condiciones en que se pensó a la hora del diseño. El hecho de que la soldadura se realice como se diseñó dependerá del nivel de detalle que se indique en el plano, que finalmente es lo que llega a quien realiza el trabajo o lo coordina y podrá en base a la simbología dar las indicaciones correspondientes.

El empleo correcto de estos símbolos requiere el conocimiento de los mismos y la regla asociadas con su construcción, uso e interpretación. Por otra parte, existen varios tipos de soldadura (y sus respectivos símbolos) e innumerables situaciones de aplicación de cada tipo, por lo que para ampliar sobre este tema pueden remitirse a la norma o a la parte de la norma que resulte de interés.

1. Símbolos básicos 

1.1 Símbolos de soldadura y símbolos de soldeo:  En esta norma se hace distinción entre los términos símbolo de soldadura y símbolo de soldeo. El símbolo de soldadura indica el tipo de soldadura y, cuando se utilice, forma parte del símbolo de soldeo. Los símbolos de soldadura serán como los indicados en la Figura 1.1.a los símbolos se representan sobre la línea de referencia (indicada a trazos con fines ilustrativos), y  los símbolos de soldeo están constituidos por varios elementos, los únicos elementos requeridos son la línea de referencia y la flecha, los elementos adicionales pueden incluirse para facilitar la información de soldeo específica, todos los elementos cuando se utilicen estarán en posiciones especificas del símbolo de soldeo como se indica en la Figura 1.1.b

Figura 1.1.a Símbolos de la soldadura

Figura 1.1.b. Situación normalizada de los elementos de un símbolo soldeo

1.2 Símbolos suplementarios: teniendo en cuenta la situación del símbolo de soldeo la flecha debe señalar a una línea del plano que identifique de forma univoca la unión en cuestión, se recomienda que la flecha señale una línea continua, sin embargo, la flecha puede señalar a una línea discontinua. Los símbolos suplementarios que se utilicen conjuntamente con los símbolos de soldeo se indicaran como se muestra en la Figura 1.2

Figura 1.2. Símbolos suplementarios

2. Tipos básicos de uniones 

Los tipos básicos de uniones se muestran en la figura 2.

Figura 2. Uniones básicas

3. Consideraciones generales 

3.1 Significado de la posición de la flecha: La información aplicable al lado de la flecha de una unión se situara por debajo de la línea de referencia, la información aplicable al otro lado de la unión se situara por encima de la línea de referencia como se muestra en la figura 3.1.

Figura 3.1. Significado de la posición de la flecha.

3.2 Ubicación de la soldadura en la junta, según posición del símbolo en línea de referencia:

a. La soldadura se aplicará al lado del punto de  contacto de la flecha si el símbolo de soldadura está en la parte inferior de la línea de referencia como se muestra en la figura 3.2.a.

Figura 3.2.a. Soldadura en la zona de punto de contacto de la flecha.

b. La soldadura se aplicará al lado opuesto del punto de  contacto de la flecha si el símbolo de soldadura está en la parte superior de la línea de referencia como se muestra en la figura 3.2.b.

Figura 3.2.b.Soldadura en la zona opuesta del punto de contacto de la flecha.

c. La soldadura se aplicará en ambos lados, de la unión, cuando los símbolos aparecen en ambos lados de la línea horizontal de referencia como se muestra en la figura 3.2.c. Si la línea de referencia horizontal tiene símbolos en ambos lados, un símbolo puede ser distinto al otro, o sea, las dos soldaduras tendrán formas distintas.

Figura 3.2.c. Soldadura en ambas zonas: en la de contacto de la flecha y en la opuesta.

3.3 Información ubicada en la cola de la línea de referencia: La cola, de la línea de referencia, es utilizada para ubicar información como: procedimientos, tipo de proceso, especificaciones, tipo de metal de aporte, necesidad de limpieza de la raíz,  referencia a otros detalles del plano, etc, ver figura 3.3.

Figura 3.3. Localización de especificaciones, procesos y otras referencias de la soldadura)

En los cuadros siguientes, se muestran las diferentes letras que identifican los procesos con sus variaciones que se deben colocar en la cola de la línea, según el caso especifico

Tabla 1.a. Cuadro para la identificación de algunos procesos de soldadura

Tabla 1.b. Cuadro para la identificación de algunos procesos de soldadura

4. Descripción de símbolos suplementarios 

4.1 Símbolo de soldadura de respaldo: Se aplica en numerosos tipos de soldadura para describir que la penetración va más allá de la superficie de respaldo de la unión. El símbolo de refuerzo siempre aparece relleno de negro. El relleno puede ir dimensionado a la izquierda del símbolo como se ve en la figura 4.1.

Figura 4.1. Símbolos de refuerzo de la soldadura

4.2 Soldadura de contorno: La soldadura se aplica alrededor de la pieza. Ver figura 4.2

Figura 4.2. Ejemplos de soldaduras de contorno

4.3 Línea quebrada: Las línea de referencia quebrada, indica que la junta que se debe preparar (biselar, achaflanar, etc.),  es la señalada en la dirección de la flecha como se muestra en la figura 4.3.a. y 4.3.b.

Figura 4.3.a. Significado de la línea de referencia quebrada

Figura 4.3.b. Significado de la línea de referencia quebrada

4.4 Símbolos de soldadura combinado: En las uniones que requieren más de un tipo de soldadura, se utilizara un símbolo para especificar cada soldadura como se muestra en la figura 4.4.

Figura 4.4. Combinación de símbolos de soldadura

4.5 Líneas de flechas múltiples: Dos o más flechas pueden ser utilizadas con una única línea de referencia para señalar las posiciones donde se especifican soldaduras idénticas como se muestra en la figura 4.5.

Figura 4.5. Especificación de la extensión de soldeo

4.6 Múltiples líneas de referencia: Se utilizan para señalar secuencias de operaciones, la primera operación se especifica en la línea de referencia más cercana a la flecha como en la figura 4.6, las posteriores operaciones se especifican secuencialmente.

Figura 4.6. Múltiples líneas de referencia

4.7 Tolerancia de la dimensión de la soldadura: Cuando una tolerancia sea aplicable a la dimensión de un símbolo de soldadura, se indicara en la cola del símbolo con referencia a la dimensión a la que aplique como se muestra en la figura 4.7, o la tolerancia se especificara mediante una nota de plano

Figura 4.7. Tolerancia de la dimensión de la soldadura

5. Dimensionamiento y representación  de la  soldadura en soldadura de filete

Este tipo de soldadura (soldeo) es el más común y su aspecto recuerda a un triángulo que resulta de unir dos superficies en ángulo como los casos de las soldaduras en “t”, en solapa y en esquina. La soldadura en filete posiblemente represente el 80% de todas las uniones soldadas por arco eléctrico

5.1 Terminología de una unión soldada en filete, figura 5.1.

Figura 5.1 Partes de una soldadura de filete

5.2 Dimensiones de la soldadura de filete: Las medidas de altura y ancho del filete se ubican a la izquierda del símbolo. La medida del extremo izquierdo es la altura. La longitud del filete y la distancia entre centros de intervalos de soldadura  se colocan a la derecha del símbolo. La primera medida, de la derecha del símbolo, corresponde a la longitud del filete; luego, va un guion que separa la medida entre centros de intervalos.

Una práctica común es la aplicación de soldadura en intervalos intermitentes, en lugar de continua, para disminuir la tensión y la distorsión entre los materiales. Así mismo, para ahorrar material y tiempo en la aplicación de la soldadura, si a la derecha no hay dimensión, implica que la soldadura es continua a lo largo de toda la unión, ver figuras 5.2.a y 5.2.b.

Figura 5.2.b Soldaduras en filete: Por intervalos continuos e intermitentes

Figura 5.2.a Dimensión de soldadura de filete.

5.3 Ubicación de las medidas: Si las dimensiones y características del filete es la misma en todas las piezas del dibujo, no es necesario colocar símbolos en cada soldadura. Mejor se coloca un solo símbolo con una nota general para todas las soldaduras del dibujo como lo muestra la figura 5.3. En caso contrario, cada soldadura debe acompañarse de su símbolo con sus respectivas dimensiones.

Figura 5.3. Representación de las medidas en pulgadas

5.4 Dirección de la soldadura: La dirección y ubicaciones de los cordones localizados de la soldadura se especifican con esquemas  como se muestra en la figura 5.4

Figura 5.4. Señalización de la localización definida y/o aproximada del cordón

5.5 Representación de la forma de acabado de superficie: Representación del contorno o forma de acabado  del filete: Convexo, cóncavo, liso etc, ver figura 5.5.

1.1. Representación de la forma de acabado de superficie: Representación del contorno o forma de acabado del filete: Convexo, cóncavo, liso etc.

6. Símbolos de exámenes no destructivos

Los métodos de exámenes no destructivos se especifican utilizando las letras de designación que se indican a continuación en la figura 6.

Figura 6. Letras de designación del método de examen

6.1 Situación normalizada de los elementos de un símbolo de examen no destructivo: los elementos de un símbolo de examen no destructivo tendrán situaciones normalizadas entre ellos como se indica en la figura 6.1.

Figura 6.1. Situación normalizada de los elementos

[1] Universidad Tecnológica de Pereira (2010: Colombia), http://www.utp.edu.co/~azapata/simbologia.htm [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[2] Coordinación de comunicación de proyectos de diseños industriales (24 agosto, 2014), https://diuanl.files.wordpress.com/2012/08/simbolos-de-soldadura.pdf [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[3] Símbolos normalizados para soldeo, soldeo fuerte y examen no destructivo (Aprobado por instituto de normalización nacional americano 19 de junio de 1991) Traducción de una norma nacional americana ANSI/AWSA2.4-93, sustituye a ANSI/AWS A.2.4-86 [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[4] Universidad Católica del Norte (2010: Chile), http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Defectosm6.htm [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[5] slideshare.net (2014: E.E.U.U), http://es.slideshare.net/marcus1910/discontinuidaes-y-defectos-en-soldadura-29694095 [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[6]Presentaciones Power Point de las conferencias realizadas en el IV CBIME, http://es.slideshare.net/xMorfe0x/2-acciones-correctivas-para-defectos-de-soldadura  [Consulta: Viernes, 11 de diciembre de 2015].

[7] Solución integral en unión y corte de materiales SOLDADURAS WEST ARCO, soporte, http://www.westarco.com/westarco/sp/soporte/defectos_soldadura_causa_soluciones.cfm [Consulta: Viernes, 11 de diciembre de 2015].

[8] InstitutoAsteco, Defectos y soluciones en el proceso de soldadura MIG/MAG, https://www.youtube.com/watch?v=lLtTGcf380I, [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[9] Defectos y métodos de inspección no destructiva para uniones soldadas, https://www.youtube.com/watch?v=PoNd5cHUDjc,  [Consulta: miércoles, 2 de diciembre de 2015].

[10] Evaluación y control de calidad de la soldadura, fotocopias profesor José Albeniz Hurtado Cardona, Universidad Tecnológica de Pereira. [Consulta: Viernes, 27 de diciembre de 2015].

Información recopilada por:

Daniel Felipe Grajales Martinez

Alejandro Martinez Arias

PROTECCIÓN CONTRA LA  CORROSIÓN

Todo metal puede ser dañado por la corrosión, sólo por el hecho de estar expuesto al medio que lo rodea se origina una reacción fisicoquímica que puede debilitar el material o puede llegar al punto de destruirlo, se estima que el promedio de vida útil de un metal que no está protegido contra está es de dos años, un tiempo de vida corto a la hora de hablar de utilidades y más si este puede ser prevenido.

Luego de haber analizado la corrosión y sus formas, se presentaran algunos métodos que se tienen hoy en día para prevenirla, como los son recubrimientos metálicos, inorgánicos y orgánicos, que se aplican a los metales para prevenir o reducir la corrosión.

RECUBRIMIENTOS METÁLICOS

Uno de los procedimientos más empleados contra la oxidación y corrosión es el recubrir la superficie que se desea proteger con una capa de metal auto protector lo más compacta y adherente posible.

Si el metal protegido es menos electronegativo (catódico) que el protector (anódico), la protección tiene lugar aun en el caso de agrietamiento o descascarillado de la capa protectora, como ejemplo de este caso tenemos el acero recubierto de Zn. Lo contrario sucede si el recubrimiento es catódico, requiriéndose en este caso un recubrimiento perfecto, sin porosidad, para este caso tenemos acero al recubierto de Sn. La elección del metal empleado en el recubrimiento se hace de acuerdo con el metal que se ha de proteger, del objeto de que se trata y del espesor que se proyecta dar a la capa protectora. Los recubrimientos metálicos pueden aplicarse por varios procedimientos: por electrólisis, por inmersión en el baño del metal protector, por metalización, por cementación y por chapado.

Preparación de la superficie: Cualquiera que sea el recubrimiento que se adopte, debe desengrasarse previamente la pieza con un disolvente apropiado, como, tricloroetileno, sosa cáustica, benceno, etc. Después se elimina el orín y cascarilla de la superficie del metal sometiéndolo a un decapado que consiste en la eliminación de la capa de laminación y del orín en la superficie de las piezas de acero, es absolutamente necesaria antes de aplicar un recubrimiento de cualquier clase y puede efectuarse por procedimientos mecánicos, químicos y electrolíticos. [1]

En este capítulo se trataran los recubrimientos metálicos, estos se obtienen por diversos procedimientos, el principio de protección frente a la corrosión es diferente según la naturaleza del metal de recubrimiento, en este artículo sólo nos enfocaremos en dos tipos de procesos: recubrimiento metálico por inmersión y recubrimiento metálico por electro deposición [2]

ELECTRODEPOSICIÓN

La electrodeposición es un procedimiento electroquímico mediante el cual se logra cubrir una pieza con una fina capa de determinado metal. Para lograrlo se sumerge la pieza a cubrir en una solución electrolítica que contiene los iones del metal que formará la capa.

La pieza se pondrá en contacto con una fuente de corriente continua y con un electrodo que cumplirá la función de ánodo, cediendo electrones para que los iones metálicos en solución  se reduzcan y se depositen sobre la pieza, que cumple la función de cátodo. De esta manera se obtiene el recubrimiento metálico en la pieza.

[3] En la anterior figura se muestra el proceso de electrodeposición

Recordemos que el ánodo de este sistema estará hecho del metal con que se quiere recubrir la pieza, para que pueda disolverse, oxidarse, cediendo electrones y aportando iones a la solución, a medida que los iones que estaban presentes en la solución, se reducen y se depositan sobre la pieza a recubrir, que funciona como cátodo en el sistema. Todo este proceso es posible gracias  a la corriente continua que  permite la movilización de electrones.

Otro punto a destacar es que las propiedades que tendrá la capa que recubre la pieza, depende directamente de la corriente que se haya aplicado. La adherencia de la capa, su calidad, la velocidad de deposición, dependen del voltaje y de otros factores relacionados con la corriente aplicada.

También hay que tener en cuenta que si el objeto a recubrir tiene una superficie intrincada, la capa formada será más gruesa en algunos puntos y más fina en otros. De todos modos, existen maneras de eludir este inconveniente, por ejemplo, utilizando un ánodo con forma similar a la de la pieza a recubrir.

Este procedimiento es utilizado para  brindarle resistencia a la corrosión a una determinada pieza, también para que aumente su resistencia a la abrasión, para mejorar su estética, entre otras funciones.[4]

CROMADO POR INMERSIÓN

El cromo es un material muy resistente a la oxidación y la corrosión por los que sus propiedades son muy útiles en este tipo de procesos pero su metalurgia es muy difícil por lo cual la única o la mejor forma de hacer un recubrimiento metálico con este material es por electrolisis, este proceso ayuda a proteger el material contra la corrosión y además de esto ayuda a mejorar su aspecto.

En la mayoría de casos la capa de cromo que queda no es totalmente uniforme, en el proceso por lo general queda un espesor mayor al necesario por lo que las piezas deben ser rectificadas para conseguir los acabados adecuados. El cromo se aplica bien sobre el cobre, el níquel y el acero pero no sobre el zinc o algún tipo de fundición.

Antes de comenzar el proceso de cromado deberemos alistar la superficie con otros procesos para que el cromado pueda tener el resultado correcto, dichos procesos son:

• Proceso de decapado: consiste en la eliminación de impurezas en la superficie del material tales como manchas, herrumbres o escoria, esto se lleva acabo utilizando ácidos que reaccionan con la superficie eliminando así sus impurezas. Los ácidos más usados para este proceso son ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.

• Pulido: se dice que es necesario un pulido antes del cromado para una mejor adherencia del cromo a la superficie pero también se ha apreciado con el paso del tiempo que el cromado sobre una superficie anteriormente pulida tiende a ser más resistente contra la corrosión y la abrasión, sin contar con que la pieza queda con un mejor acabado, es más utilizado comúnmente cuando se quiere dar un acabado muy brillante o decorativo.

• Desengrases previos: esto es un proceso vital en todo material dispuesto a recibir un depósito electrolítico y de la eficacia de este depende la adherencia del depósito metálico, este se puede hacer de distintas formas entre las cuales están: manualmente mediante el cepillado con cal de Viena, cepillando la pieza con un cepillo de bronce y cepillando la pieza previamente mojada con una solución jabonosa.

• Cobreado: este proceso es importante y muy útil a la hora de cromar piezas de hierro ya que el cromo tiene una mejor adherencia sobre superficies de cobre o níquel, y su aplicación se hace a través de un proceso de electrolisis.

Por ultimo deberemos aplicar un baño de níquel para garantizar la mayor eficacia del proceso de cromado.[5]

Después de haber pasado el material por todos estos procesos, está listo para ser cromado. En esta práctica se aplica una muy delgada capa de cromo sobre un metal o material base para que este se encuentre protegido de la corrosión, el cromado se efectúa mediante una solución de ácido crómico, que contiene una pequeña proporción de ácido sulfúrico a la cual se le agrega un poco de sulfato sódico. La relación de ácido crómico a sulfato lo mejor es mantener esta en 100:1 y no salirse de los límites 200:1 o 50:1.

En el proceso electrolítico, la corriente puede ser suministrada por una batería de 6V con el polo negativo conectado al objeto y el lado positivo al ánodo, el buen resultado del cromado depende de varios parámetros como, mantener la relación de ácido crómico a sulfato, conservar la temperatura del baño a una temperatura constante de unos 35°C y mantener la corriente a una razón de 75A por cada decímetro cuadrado de superficie a cromar.

Fracciones de corrientes usadas para cromar objetos pequeños.

1cm^{2 __}0.0833A       5cm^2___0.4165A     10cm^2___0.833A

El poder de penetración del cromado es muy bajo pero hay formas de aumentar un poco esto, para determinadas temperaturas aumentar el flujo de corriente ayudar a elevar el poder de penetración, también se ha descubierto que las soluciones de cromado con baja densidad tienen mayor poder de penetración.[6]

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

[7] En la imagen anterior se presenta el diagrama de flujo de proceso de cromado

PRODUCTO FINAL DEL PROCESO DE CROMADO

DEFECTOS DEL CROMADO

Entre los defectos más comunes del cromado están:

• Depósitos estriados: se pueden apreciar rayas blancas sobre la superficie y pueden ser causados por usas densidades de corriente muy bajas en el proceso.
• Depósitos de color mate: estos pueden ser causados por las bajas temperaturas a las que se realiza el cromado.
• Depósitos quemados: son causados por una densidad de corriente excesiva [8]

GALVANIZADO POR INMERSIÓN

Consiste en cubrir una porción de metal  (acero), con una capa delgada de zinc. Este elemento debe estar perfectamente limpio para eso el metal se sumerge en un recipiente con ácido sulfúrico diluido quitando todas las imperfecciones que la pieza pueda tener, a este proceso se le conoce como decapado. Este se puede realizar por medio de un galvanizado por inmersión en caliente o un galvanizado por inmersión en continuo.

El galvanizado por inmersión en caliente se logra a una temperatura de 450 grados Celsius y consiste en alear el zinc con el acero.

El galvanizado en continuo es utilizado para acero laminado de medio, bajo y alto carbono donde se limpian bien las piezas de calientan y luego se les agrega una capa de zinc para obtener una aleación zinc acero.

Este proceso se realiza con el fin de proteger las piezas  de metal contra la  corrosión debido a que las condiciones atmosféricas como  el contacto continuo con el agua y el sol produce en los materiales un deterioro muy rápido.[9]

ESTAÑO POR INMERSIÓN

Los elementos metálicos son  recubiertos por una máquina de estañado que consta de un recipiente controlado termostáticamente que contiene el estaño, luego la pieza pasa a través  de dos rodillos que controlan el espesor de la capa de estaño para esto el metal se debe haber sometido a un proceso de limpieza llamada decapado.

Los elementos más comunes que son sometido a estañado son los envases de alimentos debido a que el estaño  tiene propiedades no toxicas, son muy resistentes a la corrosión siempre y cuando no halla ruptura del estaño, y son  muy fáciles de soldar.

                      [10]En la imagen anterior se muestra un pilar de acero recubierto con 0.2 micras de      estaño

BIBLIOGRAFIA

[1] Autor FRANCISCO LUIS CUESTA FERNANDEZ

http://www.eduinnova.es/monografias09/Nov09/Corrosion.pdf

[2] http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm12/pfcm12_5_6.html

[3] http://electromaquinado.blogspot.com.co/2009/07/maquinado-electroquimico.html

[4] http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/electrodeposicion#ixzz3tpjHcUGE

[5] http://tecnicadelcromado.blogspot.com.co/

[6] http://www.monografias.com/trabajos33/cromado-electrolitico/cromado-electrolitico2.shtml

[7]https://www.google.com.co/search?q=PROCESO+DE+CROMADO&espv=2&biw=1280&bih=879&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjNjtmnns_JAhXDOCYKHehYA8sQ_AUIBigB#imgrc=8S-uJ_S4kBI6oM%3A

[8]http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/p_terminados/procman-Aguilar-Oros/UMD/Unidad4/Contenido/4.c.htm

[9] http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/p_terminados/procman-Aguilar-Oros/UMD/Unidad4/Contenido/4.c.htm

[10] http://app.idu.gov.co/geodata/doc/guia_galvanizado_24nov14%20(1).pdf

Jefferson Bayer bedoya  1088332645

Valentina Camacho 1088336080

Daniela Rodas Rodriguez 1088336530

Luis Alberto Vargas 1088325609