A medida que los propietarios de instalaciones de la industria del transporte buscan proteger sus estructuras de la corrosión y reducir las molestias para el público que viaja, muchos están recurriendo a los recubrimientos por pulverización térmica en lugar de los recubrimientos líquidos más convencionales. Los recubrimientos por pulverización térmica tienen un historial de duración de entre 30 y 50 años antes de que se requiera cualquier trabajo de reparación; por lo tanto, el mayor costo inicial del TSC se amortiza por sí mismo, y con menos trabajo de reparación requerido, el público no es molestado tan a menudo.
El material de recubrimiento por pulverización térmica (TSC) más utilizado en el sector del transporte de EE. UU. es zinc-aluminio en proporción 85/15. El TSC se deja expuesto a la intemperie para formar un sellado natural mediante la oxidación del zinc y del aluminio, o se sella con un sellador penetrante poco después de aplicarlo. Los ensayos de adherencia del TSC suelen exigirse conforme a ASTM D4541, Método de ensayo de resistencia al arrancamiento mediante equipos portátiles de ensayo de adherencia. Según SSPC-CS 23.00(I), Especificación provisional para la aplicación de recubrimientos por pulverización térmica (metalización) de aluminio, zinc y sus aleaciones y compuestos para la protección del acero contra la corrosión, el valor mínimo de adherencia aceptable para un TSC de 85/15 Zn/Al es de 700 psi. A continuación se explica cómo un proyecto nos llevó a investigar si la oxidación del TSC o los selladores penetrantes afectan a sus valores de adherencia. Aunque el mecanismo de unión y la duración de la mejora de adherencia no están completamente claros, nuestros ensayos de campo indican que los selladores pueden mejorar la adherencia del TSC. Más importante aún, comprendimos que, al especificar ensayos de adherencia sobre TSC, el responsable debería indicar si se ensayará el recubrimiento sellado o sin sellar.
En 2002, la Comisión del Puente de las Cataratas del Niágara se propuso conseguir los beneficios a largo plazo de la TSC en su muy transitado puente Rainbow, que une las Cataratas del Niágara (Nueva York, EE UU) y las Cataratas del Niágara (Ontario, Canadá). Nuestra empresa gestionó el proyecto de 450.000 pies cuadrados (40.500 metros cuadrados).
Los trabajos de producción estuvieron a cargo de Clara Industrial Services, Ltd., de Thunder Bay (Ontario). MISCO Inspection Services Co. Ltd., de Picton (Ontario), se encargó del control de calidad del contratista. Las especificaciones del proyecto exigen un recubrimiento de 8-12 mils de 85/15 Zn/Al en toda la estructura, seguido de 0,5-1,5 mils de un sellador penetrante aplicado en un plazo de ocho horas tras la aplicación del TSC. El contrato también especificaba la realización de ensayos periódicos de «adherencia» según lo exigido por el ingeniero residente. Mientras se llevaban a cabo los ensayos de «adherencia», el personal de inspección observó una diferencia sustancial en los valores de «adherencia» en los puntos donde se colocaron los «dollies» sobre la «superficie» antes del sellado, en comparación con los valores posteriores al sellado. Aunque todos los valores cumplían el requisito mínimo especificado de 700 psi, nos picó la curiosidad y realizamos ensayos de campo adicionales.
El objetivo de los ensayos de campo era determinar qué efecto, si lo había, tendrían el sellador natural resultante de la oxidación del TSC o el sellador penetrante sobre los valores de adherencia del TSC. Se preparó un ensayo con tres placas independientes. Todas se limpiaron mediante chorro abrasivo conforme a SSPC-SP 5, limpieza a metal blanco, utilizando escoria de níquel n.º 20. El perfil de anclaje era de 4,0–4,5 mils. Se utilizó un adhesivo epoxi bicomponente para fijar los dollies. Los ensayos de adherencia se realizaron con un medidor autoalineable de adherencia PosiTest® AT-M conforme a ASTM D4541, método de ensayo E. En la placa n.º 1 (fig. 1) se aplicó TSC con un espesor medio de 12,8 mils; se colocaron tres dollies sobre la placa y se ensayaron por tracción al día siguiente para representar 1A. El valor medio de adherencia de los tres fue de 733 psi, con fallo de adherencia del recubrimiento al sustrato y fallo cohesivo dentro del TSC. La placa permaneció durante tres meses a temperaturas de 65 a 80 °F (18 a 27 °C) y 50–70 % de humedad relativa (RH), permitiendo la oxidación del TSC. Se colocaron de nuevo tres dollies sobre la placa n.º 1 y se ensayaron por tracción al día siguiente para representar 1B. El valor medio de adherencia de los tres fue de 767 psi, con fallo de adherencia del recubrimiento al sustrato y fallo cohesivo dentro del TSC (tablas 1A y 1B). Solo hubo un aumento del 5 % en los valores de adherencia y ningún cambio en los modos de fallo, lo que sugiere que el sellador de óxido formado naturalmente dentro del TSC no tuvo un efecto directo en su adherencia.
En la placa n.º 2 (fig. 2) se aplicó TSC con un espesor medio de 12 mils; se colocaron tres dollies sobre la placa y se ensayaron por tracción al día siguiente para representar 2A. El valor medio de adherencia de los tres fue de 620 psi, con fallo de adherencia del recubrimiento al sustrato. La placa permaneció durante tres meses a 65–80 °F [18–27 °C] y 50–70 % de humedad relativa, permitiendo la oxidación. Después se aplicó una capa de sellador penetrante Corothane I Preprime (curado a 800 °F [427 °C] y 60 % de humedad relativa), con un espesor de 0,5–1,5 mils (13–38 micras). Se colocaron tres dollies sobre la placa n.º 2 y se ensayaron por tracción al día siguiente para representar 2B. El valor medio de adherencia de los tres fue de 1133 psi, con un 100 % de fallo adhesivo (tablas 2A y 2B). Estos resultados indican que el sellador tuvo un efecto claro en la adherencia del TSC, con un aumento del 83 % en los valores de adherencia.
En la placa n.º 3 (fig. 3) se aplicó TSC con un espesor de 10,4 mils. La placa se enmascaró para dividirla en dos secciones. Se aplicó sellador sobre el TSC expuesto con un espesor de 0,5–1,5 mils. Tras el curado del sellador, se colocaron tres dollies sobre cada sección y se ensayaron por tracción al día siguiente; la sección sin sellar representaba 3A y la sellada, 3B. El valor medio de adherencia de la sección sin sellar fue de 753 psi, con fallos de adherencia del recubrimiento al sustrato. El valor medio de adherencia de la sección sellada fue de 2127 psi, con fallo adhesivo (tablas 3A y 3B). El aumento del 183 % en los valores de adherencia de la sección sellada frente a la no sellada indica un aumento sustancial de la adherencia cuando el sellador se aplica poco después del TSC.
Nuestras pruebas de campo revelaron que los óxidos naturales, que se forman en los poros del TSC, no afectan a sus valores de «adherencia». Los selladores líquidos pueden influir en los valores de «adherencia» del TSC incluso cuando se aplican tras una oxidación mínima. Nuestras pruebas también revelaron que influyen en los valores de «adherencia» cuando se aplican poco después del TSC. Los selladores con buenas propiedades de humectación pueden penetrar en las zonas sueltas (o grietas) y sellar los huecos y poros del TSC. Es posible que, cuando se aplica un sellador penetrante sobre el TSC, este se filtre en los poros y huecos del TSC y cree una unión más fuerte.
Cuando se consideran los TSC para el control de la corrosión, el propietario debería evaluar las ventajas de aplicarles un sellador líquido. SSPC-CS 23.00(I) recomienda aplicar el sellador lo antes posible después del TSC, o en un plazo de ocho horas. El aumento de los valores de adherencia del TSC con el sellador aplicado dentro de estos parámetros es evidente y debe tenerse en cuenta. Al especificar ensayos de adherencia para un proyecto, asegúrese de indicar si deben realizarse sobre el TSC sin sellar o sellado.
Robert H. Unger, "Thermal Spraying of Bridges", Thermal Spray: Advances in Coatings Technology, Proceedings of the National Thermal Spray Conference, Orlando, FL, USA, 14-17 de septiembre, 1988-8708-011.
Joseph T. Butler, Metallizing for Corrosion Control, Vol. 1, número 1 (enero de 2000).
SSPC-CS 23.00(I), Especificación provisional para la aplicación de recubrimientos por proyección térmica (metalización) de aluminio, zinc y sus aleaciones y compuestos para la protección del acero contra la corrosión, Manual de pintura de SSPC, SSPC: Pittsburgh, PA (marzo de 2000).
Eric C. Lohrey, Metallizing Steel Bridges in the Field, JPCL (mayo de 1995), pp. 39-50
