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• Paola Roncagliolo Barrera

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Diferencia en costos entre galvanizado en caliente y galvanizado electrolítico Galvanizado en caliente El proceso de galvanizado en caliente, se logra a través de la inmersión de los materiales en un baño de zinc fundido a 450°C

(http://www.unctad.org/infocomm/espagnol/zinc/tecnologia.htm). El galvanizado por inmersión en caliente, permite un recubrimiento de zinc, que no solo se deposita sobre la superficie, sino que forma una aleación zinc hierro de gran resistencia a los distintos agentes de corrosión de la atmósfera, el agua o el suelo. Las piezas se sumergen en una cuba que contiene zinc fundido y una pequeña cantidad de aluminio, empleado como abrillantador, así como plomo en el fondo para fines de protección.

La duración de esta inmersión depende del volumen de la pieza a galvanizar y puede durar entre tres y quince minutos según se trate de un tornillo o de una pieza de estructura pesada. Con el fin de uniformizar el espesor del depósito, la pieza debe ser retirada del baño a una velocidad que varía entre 0,5 y1 m.min aproximadamente (lentamente). Suponiendo que se requiere recubrir un lote de 10 laminas de acero de las siguientes dimensiones:

Dado que en un baño de zinc se requiere una mayor cantidad del material fundido para que se pueda recubrir en toda su totalidad la pieza, se diseña un baño con las siguientes dimensiones:

0.5 m 1.40 m

2.60

El espesor de la placa se considera que es de 5 cm Por lo tanto para mantener un baño de zinc con un volumen de 2.6x1.3x0.5 (considerando el volumen desplazado por la pieza, el baño no es llenado) es de 1.69 m 3 de Zn, lo cual equivale a (:7140 Kg/m3): 12066.6 Kg Para calentar 12 toneladas de Zn de 298 K a 723K: Calor especifico de Zn: 390 J/KgK Calor total = (390 J/KgK)(12066.6 Kg)(723 – 298K) = 2000038.95 KJ Si se considera que las pérdidas de calor por radiación, convección y radiación para este caso es del 30%, la energía requerida es de: 2060050.63 KJ El costo del zinc es de: 1.27 dolares/ Kg (http://www.metalprices.com/FreeSite/metals/zn/zn.asp) La energía requerida para mantener el baño a dicha temperatura es de 572.23 KW-h El costo en México del KW-h es de 0.661 pesos. Por lo tanto, se gasta calentando el metal la cantidad de $378.24 pesos más el metal en si son $200,292.28 pesos. Cabe mencionar que por la gran cantidad de material, se puede recubrir una mayor cantidad de piezas.

Galvanizado electrolítico

La galvanoplastia consiste en el depósito de una capa metálica sobre un objeto aplicándole una carga negativa y submergiéndolo en una solución que contiene una sal de metal a depositar (zinc en este caso). Los iones metálicos de la sal están cargados positivamente y son atraídos hacia el objeto de carga negativa. Cuando entran en contacto con el cátodo este produce electrones que van a reducir los iones cargados positivamente en el metal. La galvanoplastia puede ser empleada en casos tan variados como la protección de metales contra la corrosión o la decoración.

Se ha encontrado que un espesor de 40 micrometros (4x10 -6 m) se requiere para proteger el acero de los efectos de la corrosión (http://www.grupocobos.com.mx/metalyzinc/razones1.htm) Para un zincado, que es el proceso de galvanizado electrolítico mas empleado se ha encontrado que las condiciones del proceso son las siguientes (Keneth, Manual de Recubrimientos Industriales): Cátodo: La placa a recubrir. Ánodo: Zinc 99.99% Electrolito: Cianuro de Sodio (40%), Hidroxido de Sodio (20%), Carbonato de Sodio (40%). Voltaje: 6 V Densidad de corriente: 12 A/dm2 (1200 A/m2) Eficiencia de corriente: 90% Temperatura del electrolito: 50°C Dado que las proporciones de las sales son mínimas en el electrolito comparado con el precio del ánodo, se desprecia el costo de las sales. El volumen de la lamina a recubrir es de (1.2*2.4*0.05) = 0.144 m3 Las áreas totales de la lamina son = 2(1.2*2.4) + 2(2.4*0.05) + 2(1.2*0.05) = 6.12 m2 El volumen total del recubrimiento, considerando que el espesor es de 40 micrometros es de = (6.12 m2*8x10-6 m) = 4.89x10-5 m3 La cantidad de masa depositada es de = (4.89x10-5 m3)*(7160Kg/ m3) = 0.350 Kg de Zn La corriente empleada es de = 1200 A/m2 (6.12 m2) = 7344 A El tiempo empleado para recubrir la lamina es de

El tiempo del proceso, considerando el tiempo de inserción de la placa y su extracción, dado que son 10 láminas es de aprox 0.5 h

Para las 10 laminas, el amperaje a emplear es de aprox 73440 A \ Por lo tanto, el gasto energético se calcula de la siguiente forma: (73440 A)(12 V)(0.5 h) = 440.64 KW-h Suponiendo que se compra un electrodo anódico del mismo peso que el empleado en el baño del galvanizado en caliente ($200,292.28 pesos), que además se van a obtener mayores electodepositos con un electrodo de tales dimensiones que fundiendo el metal dado que en este último caso no hay tanto control en el espesor del depósito y por lo tanto hay una menor perdida de material; el costo energético es de: (440.64 KW-h) (0.661 pesos/ KW-h) = $291.26

En conclusión, se ha demostrado que el galvanizado electrolítico es más barato que el galvanizado en caliente, además que en este último no se han considerado los procesos secundarios. El galvanizado en caliente es aproximadamente de 1.5 a 2 veces más caro que el galvanizado electrolítico.