En Construcción.

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Protección Anticorrosiva y Acabados: Elementos Clave para la Durabilidad y Estética de las Estructuras Metálicas

La protección anticorrosiva y los acabados son aspectos fundamentales para garantizar la durabilidad, el buen desempeño y la estética de las estructuras metálicas a lo largo de su vida útil. El acero, aunque es un material resistente, es susceptible a la corrosión, un proceso electroquímico que lo deteriora gradualmente al reaccionar con el oxígeno y la humedad del ambiente. La corrosión no solo afecta la apariencia de la estructura, sino que también reduce su resistencia mecánica, pudiendo comprometer su seguridad y estabilidad.

La protección anticorrosiva consiste en la aplicación de una barrera protectora sobre la superficie del acero para evitar o retrasar el proceso de corrosión. Esta barrera puede ser un recubrimiento (como pintura o galvanizado) o un tratamiento superficial (como el pasivado). Los acabados, por otro lado, se refieren a la capa final que se aplica sobre la estructura, que puede tener una función protectora adicional, pero principalmente cumple un propósito estético, proporcionando el color, brillo y textura deseados.

En Colombia, la Norma Sismo Resistente NSR-10, en su Título F (Estructuras Metálicas), establece requisitos generales para la protección contra la corrosión de las estructuras metálicas, pero no especifica en detalle los sistemas de protección a utilizar. La NSR-10 remite a normas internacionales reconocidas, y en la práctica, se utilizan ampliamente las normas de la SSPC (The Society for Protective Coatings, anteriormente Steel Structures Painting Council) y de la ASTM (American Society for Testing and Materials), así como las recomendaciones de los fabricantes de pinturas y recubrimientos.

Un sistema de protección anticorrosiva y acabado inadecuado puede generar una serie de problemas, como:

• Corrosión prematura: Si el sistema de protección no es el adecuado para el ambiente de exposición de la estructura, o si se aplica incorrectamente, la corrosión puede aparecer prematuramente, reduciendo la vida útil de la estructura y generando costos de mantenimiento y reparación.
• Pérdida de resistencia mecánica: La corrosión reduce la sección transversal del acero, disminuyendo su capacidad de carga y aumentando el riesgo de falla estructural.
• Deterioro estético: La corrosión y el deterioro de los acabados afectan la apariencia de la estructura, generando manchas de óxido, descascaramiento de la pintura, pérdida de brillo, etc.
• Problemas de seguridad: En casos extremos, la corrosión severa puede comprometer la seguridad de la estructura y de las personas que la utilizan.
• Impacto ambiental: La corrosión puede generar la liberación de óxido de hierro y otros contaminantes al medio ambiente. Además, la necesidad de reparaciones frecuentes implica mayor uso de recursos.

Factores que Influyen en la Corrosión

La velocidad y la severidad de la corrosión del acero dependen de varios factores, incluyendo:

• Ambiente de exposición: El factor más importante es el ambiente al que está expuesta la estructura. Los ambientes más agresivos son los ambientes marinos (con alta concentración de cloruros), los ambientes industriales (con presencia de gases y vapores corrosivos) y los ambientes húmedos (con alta humedad relativa).
• Tipo de acero: Los aceros de baja aleación y los aceros con mayor contenido de carbono son generalmente más susceptibles a la corrosión que los aceros inoxidables.
• Diseño de la estructura: El diseño de la estructura puede influir en la corrosión. Las zonas donde se acumula agua o suciedad, las uniones mal diseñadas y las zonas con difícil acceso para la inspección y el mantenimiento son más propensas a la corrosión.
• Presencia de contaminantes: La presencia de contaminantes en la superficie del acero, como polvo, grasa, aceite, sales o residuos de soldadura, puede acelerar la corrosión.
• Temperatura: Las temperaturas elevadas generalmente aceleran las reacciones químicas, incluyendo la corrosión.
• Humedad relativa: A mayor humedad, mayor corrosión.

Sistemas de Protección Anticorrosiva

Existen varios sistemas de protección anticorrosiva para estructuras metálicas, que se pueden clasificar en:

1. Recubrimientos Orgánicos (Pinturas)

Son los sistemas de protección más comunes. Consisten en la aplicación de una o varias capas de pintura sobre la superficie del acero, previamente preparada. Las pinturas forman una barrera física que aísla el acero del ambiente corrosivo y, en algunos casos, contienen pigmentos inhibidores de la corrosión que proporcionan una protección adicional.

Los tipos de pintura más utilizados en estructuras metálicas incluyen:

• Pinturas alquídicas: Son pinturas de bajo costo y fácil aplicación, pero tienen una resistencia limitada a la corrosión y a la intemperie. Se utilizan principalmente en ambientes interiores poco agresivos.
• Pinturas epoxi: Son pinturas de alta resistencia química y mecánica, buena adherencia al acero y buena resistencia a la corrosión. Se utilizan en ambientes industriales, marinos y en general en ambientes agresivos. Pueden ser de dos componentes (base y catalizador).
• Pinturas de poliuretano: Son pinturas de alta resistencia a la intemperie, a la abrasión y a los rayos UV. Se utilizan como capa de acabado sobre imprimaciones epoxi o de otro tipo, para proporcionar una mayor durabilidad y resistencia al color y al brillo. También suelen ser de dos componentes.
• Pinturas ricas en zinc: Son pinturas que contienen un alto porcentaje de polvo de zinc, que proporciona una protección catódica al acero (similar al galvanizado). Se utilizan como imprimaciones en ambientes muy agresivos.
• Pinturas intumescentes: Son pinturas que se expanden al exponerse al calor, formando una capa aislante que protege el acero del fuego durante un tiempo determinado. Se utilizan para la protección pasiva contra incendios.

Un sistema de pintura típico consta de:

• Imprimación (primer): La primera capa, que se aplica directamente sobre el acero preparado. Proporciona adherencia y protección anticorrosiva inicial.
• Capa intermedia (si aplica): Una o más capas que se aplican sobre la imprimación para aumentar el espesor del sistema y mejorar la protección.
• Capa de acabado: La capa final, que proporciona la resistencia a la intemperie, el color, el brillo y la estética deseados.

El espesor total del sistema de pintura es un factor crucial para su durabilidad. A mayor espesor, mayor protección.

2. Recubrimientos Metálicos

• Galvanizado en caliente: Consiste en sumergir el acero en un baño de zinc fundido, formando una capa de aleación zinc-hierro que proporciona una protección catódica y una barrera física al acero. Es un sistema de protección muy duradero y resistente a la corrosión, pero tiene limitaciones en cuanto al tamaño de las piezas que se pueden galvanizar y a la estética (acabado gris mate).
• Metalizado (proyección térmica): Consiste en proyectar partículas de metal fundido (zinc, aluminio o aleaciones) sobre la superficie del acero, formando una capa protectora. Permite aplicar recubrimientos de mayor espesor que el galvanizado y se puede aplicar en obra.

3. Protección Catódica

Es un método de protección que utiliza corriente eléctrica para controlar la corrosión. Se puede aplicar mediante ánodos de sacrificio (generalmente de zinc, magnesio o aluminio) o mediante corriente impresa. No es común en estructuras metálicas expuestas a la atmósfera, pero sí en estructuras enterradas o sumergidas.

4. Aceros Inoxidables

Aunque más costosos, los aceros inoxidables tienen alta resistencia a la corrosión, por su contenido de cromo.

Preparación de la Superficie

La preparación de la superficie del acero antes de la aplicación del sistema de protección anticorrosiva es un paso fundamental para asegurar la adherencia, la durabilidad y la efectividad del sistema. Una preparación de superficie inadecuada es la principal causa de falla prematura de los recubrimientos.

La preparación de la superficie tiene como objetivo:

• Eliminar el óxido, la cascarilla de laminación, la pintura vieja, la grasa, el aceite, el polvo y cualquier otro contaminante de la superficie del acero.
• Crear un perfil de anclaje adecuado (rugosidad) en la superficie del acero para mejorar la adherencia del recubrimiento.

Los métodos de preparación de superficie más comunes incluyen:

• Limpieza con solventes (SSPC-SP 1): Elimina la grasa, el aceite y otros contaminantes orgánicos utilizando solventes, detergentes o emulsiones.
• Limpieza manual (SSPC-SP 2): Elimina el óxido suelto, la cascarilla de laminación y la pintura suelta utilizando herramientas manuales como cepillos de alambre, raspadores, lijas, etc.
• Limpieza mecánica (SSPC-SP 3): Elimina el óxido suelto, la cascarilla de laminación y la pintura suelta utilizando herramientas mecánicas como cepillos de alambre eléctricos, lijadoras, esmeriladoras, etc.
• Limpieza con chorro abrasivo (SSPC-SP 5, SP 10, SP 6, SP 7, SP 14): Es el método más efectivo para preparar la superficie del acero. Consiste en proyectar un chorro de abrasivo (arena, granalla de acero, escoria, etc.) a alta velocidad sobre la superficie del acero, eliminando el óxido, la cascarilla de laminación, la pintura vieja y otros contaminantes, y creando un perfil de anclaje. Existen diferentes grados de limpieza con chorro abrasivo, desde un "brush-off blast cleaning" (SSPC-SP 7), que elimina solo el óxido suelto y la pintura suelta, hasta un "white metal blast cleaning" (SSPC-SP 5), que elimina todos los contaminantes y deja la superficie del acero con un color gris claro uniforme.
• Limpieza con agua a alta presión (SSPC-SP 12/NACE No. 5): Utiliza agua a alta o ultra alta presión para remover contaminantes. Puede usarse en combinación con abrasivos.

La selección del método de preparación de superficie depende del tipo de acero, el grado de corrosión inicial, el sistema de protección anticorrosiva a aplicar y los requisitos de la norma o especificación aplicable.

Luego de la preparación de superficie, se debe aplicar la primera capa del recubrimiento (imprimación) lo antes posible, para evitar que la superficie se vuelva a contaminar o a oxidar.

Aplicación de Recubrimientos

La aplicación de los recubrimientos (pinturas, galvanizado, metalizado) debe realizarse siguiendo estrictamente las recomendaciones del fabricante y las especificaciones del proyecto. Algunos aspectos importantes a considerar incluyen:

• Condiciones ambientales: La aplicación de pinturas se debe realizar en condiciones ambientales adecuadas, evitando temperaturas extremas (demasiado altas o demasiado bajas), alta humedad relativa, lluvia, viento fuerte o polvo excesivo. Generalmente, se debe aplicar la pintura cuando la temperatura ambiente está entre 10°C y 35°C, la humedad relativa es inferior al 85% y la temperatura de la superficie del acero está al menos 3°C por encima del punto de rocío.
• Equipos de aplicación: Se pueden utilizar diferentes equipos para aplicar las pinturas, como brochas, rodillos, pistolas airless (sin aire), pistolas convencionales (con aire) o equipos electrostáticos. La selección del equipo depende del tipo de pintura, el tamaño y la forma de la pieza, y la calidad de acabado deseada.
• Espesor de película: Se debe controlar el espesor de película húmeda y seca de cada capa de pintura para asegurar que se cumpla con el espesor especificado. Se utilizan medidores de espesor de película húmeda (peines) y medidores de espesor de película seca (electromagnéticos o ultrasónicos).
• Tiempos de secado y repintado: Se deben respetar los tiempos de secado y repintado entre capas especificados por el fabricante de la pintura. Un tiempo de secado insuficiente puede provocar problemas de adherencia entre capas, mientras que un tiempo de secado excesivo puede dificultar la aplicación de la siguiente capa.
• Número de capas: Aplicar el número de capas especificado.
• Control de calidad: Se debe realizar una inspección visual de cada capa de pintura para detectar posibles defectos, como burbujas, cráteres, descuelgues, piel de naranja, etc. También se deben realizar pruebas de adherencia y otras pruebas según se especifique.

Para el galvanizado en caliente, la aplicación se realiza en plantas especializadas, siguiendo normas como la ASTM A123 o la ASTM A153. Para la metalización, se siguen normas como la AWS C2.23M/C2.23.

Inspección y Control de Calidad

El control de calidad de la protección anticorrosiva y los acabados debe incluir las siguientes actividades:

• Inspección de la preparación de la superficie: Verificar que la superficie del acero se haya preparado de acuerdo con el método y el grado de limpieza especificados. Se debe verificar la limpieza, el perfil de anclaje y la ausencia de contaminantes.
• Inspección de las condiciones ambientales: Verificar que las condiciones ambientales (temperatura, humedad, punto de rocío) sean adecuadas para la aplicación de la pintura.
• Inspección de los materiales: Verificar que las pinturas, los solventes y otros materiales cumplan con las especificaciones y estén en buen estado.
• Inspección de la aplicación: Verificar que la pintura se aplique correctamente, siguiendo las recomendaciones del fabricante y las especificaciones del proyecto. Se debe controlar el espesor de película húmeda y seca, los tiempos de secado y repintado, y la apariencia de cada capa.
• Inspección final: Realizar una inspección final de la estructura protegida para verificar que el sistema de protección anticorrosiva y el acabado cumplen con los requisitos de calidad. Se deben realizar pruebas de adherencia, espesor de película seca, dureza, brillo, color y otras pruebas según se especifique.
• Documentación: Registrar todos los resultados de las inspecciones y pruebas en los formatos correspondientes.

La inspección debe ser realizada por personal calificado y, preferiblemente, certificado por organismos reconocidos como NACE International o SSPC.

Normas y Especificaciones

Algunas de las normas y especificaciones más relevantes para la protección anticorrosiva y los acabados de estructuras metálicas incluyen:

• SSPC (The Society for Protective Coatings): Publica una serie de normas y guías para la preparación de superficies, la selección y aplicación de recubrimientos protectores, y la inspección. Algunas normas SSPC comunes incluyen:
  • SSPC-SP 1: Solvent Cleaning (Limpieza con Solventes).
  • SSPC-SP 2: Hand Tool Cleaning (Limpieza con Herramientas Manuales).
  • SSPC-SP 3: Power Tool Cleaning (Limpieza con Herramientas Mecánicas).
  • SSPC-SP 5: White Metal Blast Cleaning (Limpieza con Chorro Abrasivo a Metal Blanco).
  • SSPC-SP 10: Near-White Blast Cleaning (Limpieza con Chorro Abrasivo a Metal Casi Blanco).
  • SSPC-SP 6: Commercial Blast Cleaning (Limpieza con Chorro Abrasivo Comercial).
  • SSPC-PA 2: Procedure for Determining Conformance to Dry Coating Thickness Requirements.
• ASTM (American Society for Testing and Materials): Publica normas para la especificación de materiales, métodos de ensayo y prácticas recomendadas. Algunas normas ASTM relevantes incluyen:
  • ASTM D4417: Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Profile of Blast Cleaned Steel.
  • ASTM D4541: Standard Test Method for Pull-Off Strength of Coatings Using Portable Adhesion Testers.
  • ASTM A123/A123M: Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products.
  • ASTM A153/A153M: Standard Specification for Zinc Coating (Hot-Dip) on Iron and Steel Hardware.
• ISO (International Organization for Standardization): Publica normas internacionales para diversos aspectos de la protección anticorrosiva. Algunas normas ISO relevantes incluyen:
  • ISO 8501-1: Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual assessment of surface cleanliness.
  • ISO 12944: Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems.
  • ISO 2808: Paints and varnishes — Determination of film thickness.
• NACE International: Publica normas y guías para la prevención y control de la corrosión.
• NTC (Normas Técnicas Colombianas): Existen varias relacionadas con pinturas, recubrimientos y ensayos.

Consideraciones para Colombia y Bogotá

• NSR-10: Se deben cumplir los requisitos generales de protección contra la corrosión establecidos en la NSR-10.
• Ambiente de exposición: Bogotá tiene un ambiente moderadamente agresivo debido a la humedad y la contaminación atmosférica. Se deben seleccionar sistemas de protección anticorrosiva adecuados para este ambiente. En otras regiones de Colombia, se debe evaluar la agresividad del ambiente (costero, industrial, rural, etc.).
• Disponibilidad de materiales y servicios: Asegurarse de que los materiales y servicios de protección anticorrosiva especificados estén disponibles en el mercado colombiano.
• Mano de obra calificada: Contratar personal calificado y certificado para la preparación de la superficie, la aplicación de los recubrimientos y la inspección.
• Regulaciones Ambientales: Cumplir con las regulaciones en cuanto al manejo de solventes y disposición de residuos.

Tabla: Grados de Limpieza con Chorro Abrasivo (SSPC)

Tabla: Sistemas de Pintura Comunes (Ejemplos)

*Nota: Estos son solo ejemplos. La selección del sistema de pintura depende del ambiente de exposición, los requisitos de durabilidad y las especificaciones del proyecto.*

Tabla: Inspección de la Protección Anticorrosiva

Lista de Verificación para Protección Anticorrosiva (Ejemplo Simplificado)