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HIERRO GALVANIZADO Introducción.- El galvanizado es un recubrimiento de zinc, que se obtiene por inmersión en caliente, hecho con la finalidad de proporcionar una protección a la oxidación y en cierto porcentaje a la corrosión. El uso de fierro galvanizado en las instalaciones hidráulicas y fundamentalmente, en tuberías exteriores. Esto es por la alta resistencia a los golpes, proporcionada por su propia estructura interna y por las gruesas paredes de los tubos y conexiones hechos con este material. Y se utiliza para transportar agua potable, gases, aceites o vapores a alta y baja presión Métodos de galvanización:  

Proceso de galvanización en caliente Proceso de galvanización en Electrolítico.

Dar a conocer sobre la aplicación de este material sus usos y propiedades físicas, químicas, resistencia, longitud, espesor y procesos de fabricación.  

para las conexiones de redes de agua agua caliente) trasporte de gases, aceites o vapores a bajas temperatura



para otros usos de este término



tuberías en una sala de calderas

Una tubería o cañería es un conducto que cumple

potable (agua fría y y altas presiones de

la función de

transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza el término oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza el término gasoducto. También es posible transportar mediante tuberías materiales que, si bien no son un fluido, se adecuan a este sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera. Forma de Elaboración o Fabricación del hierro galvanizado Las tuberías y conexiones de fierro galvanizado están fabricadas para trabajar a presiones máximas de 10.5 kg/cm2 y 21.2 kg/cm2. En la fabricación del acero galvanizado primero se elaboran las piezas de acero individuales en la forma deseada, por ejemplo llaves, codos, anillas, tubos, etc. después se aplica alguna técnica de galvanización, como la galvanización por inmersión. Este es el método más común y consiste en la inmersión del acero en zinc fundido. Durante esta inmersión se produce una reacción química en la que se forman enlaces permanentes entre el acero y el de zinc. Cuándo se enfría quedan capas externas únicamente de zinc, después hay capas mixtas de acero y zinc y en el interior queda únicamente acero. Existen otros métodos de fabricación de acero galvanizado, como el galvanizado continuo. Esta técnica hace pasar hojas finas o alambres de acero a través de zinc fundido; sigue siendo una forma de inmersión pero se consigue que quede una capa más fina de zinc. Otra técnica es el rociado o pintado del acero con zinc fundido. Ninguna de estas técnicas forma enlaces tan fuertes como el galvanizado por inmersión. con el electro galvanizado se consigue una capa relativamente fina de zinc sobre el acero a la vez que se forman enlaces permanentes fuertes entre ambos metales. Aplicaciones: la aplicación más común de la tubería galvanizada se encuentra en los siguientes casos: a) para servicio de agua caliente y fría en instalaciones de construcciones que se consideran como económicas, debido a su costo relativamente bajo. b) se puede aplicar, aún cuando no es la mejor solución, para la conducción en baños públicos. c) dada su característica de alta resistencia a los esfuerzos mecánicos, se puede usar para instalaciones a la intemperie. d) en algunos sistemas de riego o suministro de agua potable en donde es necesario que por razones de su aplicación este en contacto directo y en forma continua con el agua y la humedad. en estas aplicaciones es necesario que se proteja la tubería con un buen impermeabilizante.

Características físicas:  fusibilidad: dar forma a los metales en estado liquido, usando moldes donde se solidificación y enfrían.  Forjabilidad: capacidad de dar formas en estado solido en caliente, con martillos, prensas y laminadores.  maleabilidad: propiedad para modificar su forma a temperaturas normales, mediante la acción de martillado y estirados.  Ductilidad: cantidad de deformación plástica en dirección a su longitud, pudiendo expresarse en función de alargamiento o reducción del área.  Tenacidad: resistencia a la rotura por tracción, o medida de energía par a hacer fallar un material.  Resistencia: capacidad de soportar esfuerzos y deformaciones.  Elasticidad: deformación que ocurre solo durante la aplicación de esfuerzos, o sea que desaparece al suprimirse estos.  Cedencia: Es el grado de deformación elástica de un material.  Dureza: resistencia de un material a la penetración de su superficie.  Oxidabilidad: es la acción que posee el oxigeno que se encuentra en la atmosfera y tiene la capacidad de recubrir con oxido o carbonado a los metales, excepto a los nobles.  soldabilidad: es la propiedad de poder unirse y formar un cuerpo único Características Mecánicas:  esfuerzo de fluencia: 25.000 psi  esfuerzo de tensión: 44.000 psi porcentaje de elongación: 15% aproximadamente  resistencia al desgaste: se erosiona por fricción en contacto con otro material  Tenacidad: capacidad de absorber energía sin producir fisuras.  Maquinabilidad: facilidad del material para un proceso de mecanizado.  dureza: resistencia de un acero para dejarse penetrar Características Químicas: Clasificación del acero por su contenido de carbono: - aceros extra suaves: el contenido de carbono varía entre el 0.1 y el 0.2 % - aceros suaves: el contenido de carbono está entre el 0.2 y 0.3 % - aceros semisuaves: el contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 % - aceros semiduros: el carbono está presente entre 0.4 y 0.5 % - aceros duros: la presencia de carbono varía entre 0.5 y 0.6 % - aceros extramuros: el contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %

Tipos de ensayo al hierro galvanizado: Ensayos realizados 2.1 observación macrográfica la observación macrográfica, como se figura 1, revela que el inicio de las roturas para los codos, se produjo en la zona donde se encuentra la marca del fabricante disminuir el espesor de la pieza al 60% del total en esa zona. figura 1. rotura de un codo.

observa en la que hace

figura 2. grietas en la zona de la marca del fabricante para el caso t la rotura se produce en la parte superior de la t donde probablemente el mínimo y la tensión máxima. la imagen de la figura 2 muestra el la marca. Además en la cara interior en la zona cercana a la rotura se presencia de grietas paralelas al borde de rotura. no se ha observado agrietamiento en accesorios que no han fallado.

de las uniones en espesor es agrietamiento en puede observar la

2.2 Estudio Metalográfico.- se ha realizado la preparación una sección transversal de dos de los accesorios. La estructura presente en las muestras es típica de una fundición maleable de presentando una estructura ferrítica en las capas más externas y en la zona central del espesor. También se observa la presencia de central. en la imagen de la figura 3 se observa en la superficie más externa la óxidos de hierro, posiblemente en borde de grano austenítico, durante el tratamiento de maleabilización en atmósfera oxidante a orden de 950 ºc-1050ºc. también se observa continuidad en los recubrimiento galvanizado lo que indica la presencia previa de los al proceso de galvanizado. este tipo de estructura se ha observado tanto en los accesorios que han fallado en los que no se ha producido el fallo.

metalográfica de metalográfica corazón blanco, ferrítico perlítica poros en la zona

figura 3. Micrografía de la zona externa. Recubrimiento de zinc y óxidos en el base en la zona más externa. sin atacar 400x. en la cara externa, como se en la figura 4, se aprecia el agrietamiento por desgarro del recubrimiento de de la zona superficial de la material base donde aparecen los óxidos de hierro borde de grano. en la cara interior se aprecia como en las zonas donde se ha producido el agrietamiento del recubrimiento ha progresado la corrosión hacia interior del material base, generando grietas de aspecto afilado que frente a anales de la mecánica de fractura, vol 2 (2007) un esfu erzo van a producir una concentración de tensiones como se observa en la figura 5.

aquellos

presencia de producidos temperaturas del defectos hacia el defectos anterior como material observa zinc y en el 598 elevada

figura 4. micrografía de la sección transversal. Cara externa cercana a la fractura. 100x. figura 5. micrografía de la sección transversal. Cara interna cercana a la fractura. 400x 2.3. estudio fractográfico se ha realizado el estudio fractográfico mediante microscopía electrónica de barrido de una de las superficies de fractura. la imagen fractográfica siguiente de la figura 6 muestra la sección completa de una zona de la fractura donde se observan varias zonas claramente diferenciadas: desde el interior, en primer lugar se aprecia el recubrimiento de zinc, seguido d una zona en la que aparecen restos de corrosión que corresponde la primera capa de material base en la que se encuentran los óxidos en borde de grano. A continuación aparece una zona de fractura frágil en la

que el mecanismo de fractura principal es el clivaje la zona de fractura por clivaje abarca los dos tercios del espesor del continuación aparece una zona en la fractura que está dominada de coalescencia de microhuecos (dúctil). esta zona se corresponde material base con estructura totalmente ferrítica observada en la

aproximadamente material base. A por el mecanismo con la zona del metalografía.

Figura 7 se observa con mayor detalle la zona cercana a la donde la capa de material está afectada por el proceso de donde se puede observar cómo la fractura progresa por los óxidos Todos los indicios indican que la fractura se ha iniciado en el interior y ha progresado hacia la zona exterior. la fractura por clivaje y por lo tanto con baja absorción de energía concuerda con la baja tenacidad a fractura de la ferrítico perlítica de la zona central de la sección. la zona de la fractura más cercana a la cara exterior, cuyo aspecto a los mecanismos de fractura, corresponde a la zona descarburada ferrítica. figura 6. vista general de la sección de fractura a 35x. imagen sem figura 7. zona de fractura con mecanismos dúctiles cerca de la 500x. se observa la presencia de fisuras en la capa superficial por borde de grano durante el tratamiento térmico de imagen sem 500x

superficie exterior, maleabilización y en borde de grano.

microestructura es dúctil en cuanto de estructura

cara externa. debida la corrosión maleabilización.

3. discusión de acuerdo con los resultados obtenidos de los ensayos realizados, se podría describir el proceso de fallo de lo accesorios de la siguiente manera: 599 anales de la mecánica de fractura, vol 2 (2007) o a causa de las falsas alarmas se han producid tensiones elevadas en los accesorios de las tuberías, debido a las fuerzas de inercia del agua durante el llenado. además puede haberse producido la congelación del agua retenida dentro de la instalación durante el invierno, al no poder vaciarse correctamente después del llenado de la misma (bien sea por la prueba de funcionamiento y estanqueidad de la instalación o por el llenado debido a una falsa alarma). como consecuencia de los altos esfuerzos se produjo el agrietamiento del recubrimiento de zinc, facilitado por el defecto superficial del material base del accesorio (oxidación en borde de grano austenítico durante el recocido de maleabilización). o al no poder vaciar la instalación y haberse agrietado el recubrimiento en las zonas de menor sección resistente de los accesorios y que por lo tanto soportan mayor tensión o esfuerzo por unidad de área, se produjo el avance por corrosión de las grietas generadas hacia el interior del material, facilitado por los siguientes sobreesfuerzos debidos a las falsas alarmas posteriores. o cuando alguna de las grietas alcanzó el tamaño crítico s produjo la fractura rápida, durante la última falsa alarma, debido al sobreesfuerzo producido durante el llenado de la instalación. o el hecho de que la instalación no evacue el aire durante el llenado hace que este se comprima y que la apertura del accesorio durante el fallo sea mayor por la expansión del mismo. 4. conclusiones se puede hablar de un conjunto de causas que han conducido al fallo de los accesorios: − la instalación presenta defectos de diseño o de ejecución que deberían mejorarse, tales como la pendiente negativa de las tuberías, fallo en el sistema que provoca repetidas falsas alarmas, sobrepresiones elevadas durante el llenado y posible congelación de la instalación. − en cuanto a los accesorios utilizados, los defectos superficiales del material base del accesorio facilitan la rotura del recubrimiento durante el sobreesfuerzo y además no están preparados para soportar golpes de presión derivados de una situación anómala. − en cuanto al material de los accesorios, se producen óxidos superficiales del material base, debidos al proceso de fabricación de este tipo de fundiciones, que disminuyen la resistencia final de este tipo de componentes. pruebas al hierro galvanizado:prueba neumática: a una presión de 100 psi prueba de aplastamiento: según norma ntc — 42 prueba de abocardado: según norma ntc — 103

diametros comerciales de tuberiasde hierro galvanizado

Tuberías y accesorios de hierro galvanizado

Ventajas y desventajas tuberias de hierro galvanizado (hg) reemplazó al plomo: mantiene el agua segura y confiable para su consumo. se utiliza en algunos generales y sistemas contra incendio interiores sistema de unión roscado material económico y con baja dilatación durabilidad: gracias a su capa de zinc puede durar hasta 30 años de vida. alta resistencia a la elongación: soporta movimientos estructurales. bajo costo versus vida útil. bajo nivel de corrosión. duración excepcional. resistencia mecánica elevada. protección integral de los elementos estructurales. se requiere un mínimo de mantenimiento. Desventajas tuberías de hierro galvanizado:

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ningún otro material empleado en instalaciones de conducción de fluidos alcanza las cotas de resistencia mecánica que tienen los tubos de acero y los accesorios de fundición maleable. pesado sistema de unión lenta y de calidad aleatoria según el herramental disponible. sólo disponible en barras. es muy costoso en el momento de su ejecución, pero a pesar de ello, es uno de los sistemas de construcción de obras civiles más utilizado debido a la alta protección que tiene el recubrimiento de zinc contra la corrosión. debido a lo complejo del proceso de elaboración del galvanizado, el tiempo de ejecución es lento, lo cual pudiera ocasionar retrasos en la fase de la construcción de obras civiles.