Elaborado por Ing. Gregor Rojas MANUAL DE CERRAMIENTOS PARA EQUIPO ELECTRICO
FABRICANTE DE SISTEMAS COMPONIBLES DE SOPORTERIA MATERIALES: ACERO GALVANIZADO ALUMINIO ACERO INOXIDABLE AMPLIA GAMA DE ACCESORIOS: PERFILES LISOS PERFILES PERFORADOS PERFILES PARA EMPOTRAR ABRAZADERAS MOROCHAS SOPORTES A PERFILES OMEGAS ANGULOS UNIONES PLANAS TUERCAS CON RESORTE BASES PARA FIJACION A TECHO O PISO PIE DE AMIGOS TORNILLERIA OTROS Solicite su manual de sistemas componibles de soportes GEDISTRUT Elaborado por Ing. Gregor Rojas
Información general de los cerramientos Gedisa Los productos que se muestran en este manual han sido posibles gracias a la experiencia y capacidad de producción con que contamos, por ello colocamos a su disposición toda una gama de cerramientos de fabricación nacional e importados metálicos y aislantes, para aplicaciones especificas en la industria eléctrica, de telecomunicaciones, comunicaciones, electrónica, petroquímica, química, alimenticia, cementera y otras, adaptadas a los requerimientos exigidos en la actualidad. Este catálogo intenta darle toda la herramienta necesaria para que el diseñador le sea posible realizar la elección más idónea adaptada a sus requerimientos en función de los parámetros básicos de dimensiones, grado de protección y material de construcción, y por supuesto basada en la disponibilidad de nuestros inventarios en función de las dimensiones mas comerciales que se han establecido en el mercado nacional. Los cerramientos Gedisa han sido diseñados y fabricados para montaje permanente, no deben ser sujetos a fuerte vibración o impactos, y es recomendable que sean apropiadamente montados a estructuras que soporten completamente el peso de toda fuerza que el cerramiento, equipo y componente le impongan. El cerramiento, así como el equipo y los componentes instalados, deben de contar con un completo soporte vertical y lateral durante su almacenaje, ensamblaje y tránsito. Los cerramientos Gedisa están diseñados para cumplir con ciertas especificaciones asignadas según se describe en este catálogo. No obstante, Gedisa no puede garantizar el nivel de la protección o efectividad de cualquier modificación o adición a sus cerramientos que no hayan sido efectuadas en nuestra fábrica o hayan sido realizadas sin seguir las normativas vigentes o nuestras recomendaciones. utilizados en los mismos mediante adaptaciones que debe realizar el adquiriente. Todas las medidas o dimensiones en el presente catálogo están expresadas en milímetros, salvo se especifique en forma particular lo contrario, y deben usarse para efectos de diseño. Las especificaciones y dimensiones en este catálogo intentan ser representativas e ilustrativas del tamaño, función y apariencia de ciertos productos Gedisa. Las descripciones no intentan ser especificaciones de ingeniería indicando detalles de construcción o diseño. Dado que los detalles de construcción y diseño están sujetos a cambio sin previo aviso, recomendamos que los clientes consulten con Gedisa acerca de datos técnicos actualizados ya que éstos pueden ser requeridos para aplicaciones especiales. A menos que se especifique, los cerramientos Gedisa, son acabados con una capa de pintura de poliéster en polvo, estos acabados son apropiados para la mayoría de los ambientes tanto para interiores como para exteriores. También contamos con disponibilidad de cerramientos fabricados de materiales especiales que superan los requerimientos de uso general, sin embargo es el usuario quien debe determinar la aplicación de nuestro producto a un ambiente en particular de acuerdo a características individuales Antes de energizar cualquier circuito, todos los pasos eléctricos y mecánicos deben ser revisados previamente y deben de asegurarse de que todas las funciones del equipo han sido ensambladas y montadas en forma segura y apropiadamente siguiendo las recomendaciones de los fabricantes o normativas vigentes. Un amplio conjunto de accesorios disponibles le permitirán al proyectista resolver satisfactoriamente las diferentes adaptaciones que requiera su instalación. Los accesorios que provee Gedisa descritos en el presente catálogo son solamente para uso según se describe en su correspondiente sección y no están diseñados para empleo en alguna otra aplicación. Gedisa no recomienda que sus accesorios sean usados en relación con cerramientos producidos por otros fabricantes, sin embargo, una gama de ellos puede ser compatible o Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 1-1
Información general de los cerramientos Gedisa Los productos que se muestran en este manual han sido posibles gracias a la experiencia y capacidad de producción con que contamos, por ello colocamos a su disposición toda una gama de cerramientos de fabricación nacional e importados metálicos y aislantes, para aplicaciones especificas en la industria eléctrica, de telecomunicaciones, comunicaciones, electrónica, petroquímica, química, alimenticia, cementera y otras, adaptadas a los requerimientos exigidos en la actualidad. Este catálogo intenta darle toda la herramienta necesaria para que el diseñador le sea posible realizar la elección más idónea adaptada a sus requerimientos en función de los parámetros básicos de dimensiones, grado de protección y material de construcción, y por supuesto basada en la disponibilidad de nuestros inventarios en función de las dimensiones mas comerciales que se han establecido en el mercado nacional. Los cerramientos Gedisa han sido diseñados y fabricados para montaje permanente, no deben ser sujetos a fuerte vibración o impactos, y es recomendable que sean apropiadamente montados a estructuras que soporten completamente el peso de toda fuerza que el cerramiento, equipo y componente le impongan. El cerramiento, así como el equipo y los componentes instalados, deben de contar con un completo soporte vertical y lateral durante su almacenaje, ensamblaje y tránsito. Los cerramientos Gedisa están diseñados para cumplir con ciertas especificaciones asignadas según se describe en este catálogo. No obstante, Gedisa no puede garantizar el nivel de la protección o efectividad de cualquier modificación o adición a sus cerramientos que no hayan sido efectuadas en nuestra fábrica o hayan sido realizadas sin seguir las normativas vigentes o nuestras recomendaciones. utilizados en los mismos mediante adaptaciones que debe realizar el adquiriente. Todas las medidas o dimensiones en el presente catálogo están expresadas en milímetros, salvo se especifique en forma particular lo contrario, y deben usarse para efectos de diseño. Las especificaciones y dimensiones en este catálogo intentan ser representativas e ilustrativas del tamaño, función y apariencia de ciertos productos Gedisa. Las descripciones no intentan ser especificaciones de ingeniería indicando detalles de construcción o diseño. Dado que los detalles de construcción y diseño están sujetos a cambio sin previo aviso, recomendamos que los clientes consulten con Gedisa acerca de datos técnicos actualizados ya que éstos pueden ser requeridos para aplicaciones especiales. A menos que se especifique, los cerramientos Gedisa, son acabados con una capa de pintura de poliéster en polvo, estos acabados son apropiados para la mayoría de los ambientes tanto para interiores como para exteriores. También contamos con disponibilidad de cerramientos fabricados de materiales especiales que superan los requerimientos de uso general, sin embargo es el usuario quien debe determinar la aplicación de nuestro producto a un ambiente en particular de acuerdo a características individuales Antes de energizar cualquier circuito, todos los pasos eléctricos y mecánicos deben ser revisados previamente y deben de asegurarse de que todas las funciones del equipo han sido ensambladas y montadas en forma segura y apropiadamente siguiendo las recomendaciones de los fabricantes o normativas vigentes. Un amplio conjunto de accesorios disponibles le permitirán al proyectista resolver satisfactoriamente las diferentes adaptaciones que requiera su instalación. Los accesorios que provee Gedisa descritos en el presente catálogo son solamente para uso según se describe en su correspondiente sección y no están diseñados para empleo en alguna otra aplicación. Gedisa no recomienda que sus accesorios sean usados en relación con cerramientos producidos por otros fabricantes, sin embargo, una gama de ellos puede ser compatible o Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 1-1
Grados de Protección La definición de envolvente de acuerdo al vocabulario electrotécnico internacional (VEI 826-03-12) es el elemento que proporciona la protección del material contra las influencias externas y en cualquier dirección, la protección contra los contactos directos. Para poder explicar los grados de protección tenemos que aclarar que las envolventes también proporcionan protección a las personas contra acceso a partes peligrosas. El grado de protección esta definido como el nivel de protección o resguardo que proporciona una envolvente contra el acceso a las partes peligrosas, contra la penetración de cuerpos extraños, contra la penetración de agua o contra impactos mecánicos exteriores. El grado de protección de un cerramiento esta asociado con el resguardo de los equipos que contiene, en la mayoría de las veces delicados, contra objetos externos que puedan ingresar en forma accidental o deliberada. El grado de protección de un cerramiento está clasificado por diferentes normativas internacionales tales como: IEC, NEMA, UL, etc. Las normas desarrolladas en Europa y América que miden el nivel de protección conseguido son las que aplican en Venezuela indistintamente. Es importante destacar que estas normas para medir el grado de protección de un cerramiento son: La Norma Europea: IEC 60670 que remite a la IEC 60529 para medir el IP. La Norma Americana: Código Tipo según MEMA 250. La clasificación permite saber si el cerramiento de un equipo es apto para ser montado sólo en interiores, en el exterior (intemperie), si está protegido contra la corrosión, contra agua lanzada a presión, ante sumersiones eventuales o permanentes, etc. En esta materia se presenta mucha confusión al momento de seleccionar cerramiento por no existir una normativa nacional que interprete la aplicación de las normas bien sean Nema o IEC, esto debido, a que ambas tienen sus diferencias a pesar que en algunos casos presentan equivalencias. Tal como lo comentamos al principio con el objeto de proteger los equipos, algunas veces delicados o por que se encuentran bajo carga, contra objetos externos o del hombre, existen normas para medir el nivel de protección de los cerramientos las cuales comentaremos a continuación: La Norma Europea: Nivel IP Esta normativa utilizada en Europa y en muchos de los países latinoamericanos se basa en la normas EN 60.529 y en la IEC 529, las mismas son para ayudar a los ingenieros de diseño a identificar el grado de protección proporcionado por un cerramiento, ha sido introducida la norma por la Comisión Electrotécnica Internacional. La última versión fue emitida en noviembre de 1989. Ambas normas coordinadas clasifican hasta que punto un cerramiento resiste el ingreso de cuerpos sólidos y agua bajo determinadas condiciones de pruebas. Después de probar con éxito un cerramiento se clasificará con un código precedido de las letras IP que significan Protección al Ingreso. Clasificación de acuerdo a IEC / IP. De acuerdo a la norma IEC529 emitida por IEC, el grado de protección IP en ingles Ingress Protection está dado por dos números, que indican la capacidad de protección ante objetos sólidos y ante el agua. El código IP es un sistema de codificación para indicar los grados de protección que proporciona un cerramiento o envolvente contra el acceso a las partes peligrosas, contra la penetración de cuerpos sólidos extraños, contra la penetración de agua y para suministrar información adicional unida a la referida protección. Este código esta conformado por dos números de una sola cifra cada uno, ubicados después de las letras IP y son independientes el uno del otro. El primer número normalmente denominado como primera cifra característica indica la protección de las personas contra el acceso a partes peligrosas, que típicamente son partes bajo tensión, limitando o impidiendo el ingreso de una parte del cuerpo humano o de un objeto manipulado por una persona, garantizando simultáneamente la protección del equipo contra la penetración de cuerpos sólidos extraños. Esta primera cifra esta graduada desde 0 hasta 6 y en la medida que se va incrementando esto indica que el cuerpo sólido que el cerramiento deja pasar es más pequeño o de menor diámetro. Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 2-1
Para entender lo dispuesto por esta normativa utilizaremos como apoyo la Tabla 1er Número grado de protección contra objetos sólidos en la cual se da la descripción al número asociado y de igual forma la definición basada en las pruebas al cual es sometido el cerramiento. 2do. número TABLA 2 2do Número GRADO DE PROTECCIÓN CONTRA AGUA Descripción Definición 1er. número TABLA 1 1er Número GRADO DE PROTECCIÓN CONTRA OBJETOS SÓLIDOS 0 Sin protección 1 2 3 4 5 Descripción Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 50 mm. Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 12,5 mm. Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 2,5 mm. Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 1 mm. Protegido contra presencia de polvo. Definición El objeto de prueba (esfera de 50 mm de diámetro) no debe penetrar totalmente. El objeto de prueba (esfera de 12,5 mm de diámetro) no debe penetrar totalmente. El objeto de prueba (esfera de 2,5 mm de diámetro) no debe penetrar totalmente. El objeto de prueba (esfera de 1 mm de diámetro) no debe penetrar totalmente. No se previene totalmente el ingreso de polvo, pero el polvo no debería ingresar de modo de alterar o interferir con el funcionamiento apropiado del aparato, o reducir la seguridad. 6 Hermético para polvos No permite el ingreso de polvo El numero que va en segundo lugar, normalmente denominado como segunda cifra característica nos indica la protección del equipo en el interior del cerramiento contra los efectos perjudiciales debidos a la penetración de líquidos o agua. Al igual que la primera, la segunda cifra característica también esta graduada y su valor parte de 0 hasta 8 en la medida que se incrementa su valor la cantidad de líquido o agua que intenta ingresar a su interior es mayor y se proyecta en mas direcciones. Por otra parte, también emplearemos la Tabla 2do Número grado de protección contra agua en la cual en forma análoga a la tabla del 1er Número, se da la descripción al número asociado y la definición basada en las pruebas al cual es sometido el cerramiento. 0 Sin protección 1 2 3 4 5 6 7 8 Protegido contra agua cayendo verticalmente (lluvia). Protegido contra agua cayendo verticalmente (lluvia), cuando el cerramiento es inclinado hasta 15 grados. Protegido contra agua rociada. Protegido contra salpicaduras de agua. Protegido contra chorros de agua. Protegido contra chorros de agua potentes. Protegido contra los efectos de inmersión temporaria en agua. Protegido contra los efectos de inmersión continúa en agua. Las gotas de agua cayendo verticalmente no dañan el aparato. Las gotas de agua cayendo verticalmente no dañan el aparato cuando el cerramiento está inclinado en cualquier ángulo de hasta 15 grados, hacia cualquier lado con respecto a la vertical. El agua rociada en un ángulo de hasta 60 grados con respecto a la vertical no produce ningún daño en el aparato. El agua salpicada contra el cerramiento, en cualquier dirección, no tiene efectos nocivos. Los chorros de agua lanzados contra el cerramiento, en cualquier dirección, no tiene efectos nocivos. Los chorros de agua potentes lanzados contra el cerramiento, en cualquier dirección, no tiene efectos nocivos. Cuando el cerramiento está continuamente inmerso en agua, bajo condiciones estándar de presión, no permite el ingreso de agua en cantidades tales que puedan dañar el equipo. Cuando el cerramiento está continuamente inmerso en agua, no permite el ingreso de agua en cantidades tales que puedan dañar el equipo, bajo condiciones de presión y tiempo que deberán establecerse entre el fabricante y el usuario. Es más severo que el grado 7. Por ejemplo imaginemos un cerramiento clasificado como sigue: IP 5 6 En este caso, el primer dígito o número es "5" de acuerdo a la Tabla 1er Número grado de protección contra objetos sólidos se describe un cerramiento protegido contra presencia de polvo, sin embargo en la definición se indica que no se previene totalmente el ingreso de polvo, pero el polvo no debería ingresar de modo de alterar o interferir con el funcionamiento apropiado del aparato, o reducir la seguridad. Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 2-2
Procediendo de igual forma para el segundo número o dígito en decir el "6" observamos en la Tabla 2do Número grado de protección contra agua correspondiente indica que el cerramiento esta protegido contra chorros de agua, sin embargo, en la definición se indica que estos chorros de agua lanzados contra el cerramiento en cualquier dirección no deben tener efectos nocivos. 2do Número agua TABLA 3 GRADOS DE PROTECCIÓN IP 1 er Número objetos sólidos Sin protección Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 50 mm. Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 12,5 mm. Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 2,5 mm Protegido contra objetos sólidos de un diámetro mayor o igual a 1 mm. Protegido contra presencia de polvo. 0 1 2 3 4 5 6 Sin protección 0 IP00 IP10 IP20 IP30 IP40 IP50 IP60 Protegido contra agua cayendo verticalmente Protegido contra agua cayendo hasta 15 de la vertical Protegido contra agua cayendo hasta 60 de la vertical Protegido contra agua rociada en todas direcciones Protegido contra agua a presión Protegido contra golpes de mar Protegido contra la inmersión Protegido contra la sumersión 1 IP01 IP11 IP21 IP31 IP41 2 IP02 IP12 IP22 IP32 IP42 3 IP03 IP13 IP23 IP33 IP43 4 IP04 IP34 IP44 IP54 Hermético para polvos 5 IP05 IP45 IP55 IP65 6 IP06 IP46 IP56 IP66 7 IP07 IP67 8 IP68 A modo de combinar a las dos tablas anteriores que describen en forma individual el comportamiento de un cerramiento frente al ingreso de cuerpos extraños y del agua respectivamente, a continuación se ha elaborado una tabla única que conjuga las dos descripciones para cada caso en la cual la matriz de combinaciones permite en una forma rápida y segura ubicar en la escala de protección el IP de un cerramiento. Esta Tabla Grados de protección IP refleja las escalas de cerramientos fabricados en Europa, por tal motivo, se observan espacios en blanco en la misma, debido a que no se elaboran cerramientos con estos niveles de protección o no son comercializados. Para cerrar lo concerniente a los grados de protección IP, considero oportuno señalar que en ocasiones los cerramientos no especifican o indican una cifra característica, esto debido a que no se amerita para una determinada aplicación, o bien por que no ha sido probada en esa aplicación. Para estos casos, la cifra omitida es reemplazada por una letra X Como ejemplo imaginen un cerramiento codificado como IP2X, esto significa que este tipo de cerramiento proporciona una determinada protección contra cuerpos sólidos pero no ha sido probada contra el ingreso de líquidos o agua. Las normativas americanas NEMA A modo de normalizar las características de los cerramientos en Norteamérica, organizaciones como NEMA, UL y CSA utilizan sistemas de clasificación para identificar la habilidad de las Cerramientos para resistir influencias del medio ambiente externo. Mientras estas clasificaciones intentan proporcionar información para contribuir a realizar una selección adecuada sobre un determinado producto existen ciertas diferencias entre ellas. Estas reconocidas organizaciones basan sus clasificaciones en descripciones de sus aplicaciones y comportamientos similares. Para UL y CSA se requieren probar los cerramientos en un laboratorio calificado independiente. Ellos envían inspectores al sitio a fin de asegurar que el fabricante se adhiera a los métodos de fabricación descriptos y a las especificaciones del material. NEMA, por su parte, no obliga a ensayos en organismos independientes y deja su cumplimento completamente bajo la responsabilidad del fabricante. Partiendo de este principio, GEDISA fabrica sus cerramientos apegados a las normas Nema 250 para cerramientos para equipo eléctrico y realiza las pruebas pertinentes para garantizar que las mismas se cumplan en cada uno de sus productos. Los sistemas de clasificación de Cerramientos en Norte América también incluyen una clasificación 4X indicativa de la resistencia a la corrosión. Está clasificación se basa en la habilidad del cerramiento de resistir una exposición prolongada al rocío de agua salada. Mientras que la clasificación de 4X es un buen indicador que el gabinete puede resistir la corrosión, Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 2-3
la misma no proporciona información respecto de cómo un agente corrosivo específico afectará el material del citado cerramiento. Es mejor realizar análisis completos de la aplicación a medio ambiente específico para determinar la mejor selección del cerramiento. Las normas NEMA describen cada tipo de cerramiento en general y en términos funcionales y omite específicamente referirse a detalles constructivos. En otras palabras, NEMA establece lo que debe hacer un cerramiento y no como fabricarlo. Es muy importante tener presente lo anterior debido a que en oportunidades se describen cerramientos con características no basadas en la norma sino en algún tipo de requerimiento por parte del solicitante. Por supuesto que esto también sucede en la norma. EN 60.529 / IEC 529. Los criterios NEMA sobre prestaciones y métodos de prueba son utilizados por Underwriters Laboratories (UL) y Canadian Standards Association (CSA) como guía para investigación y listas sobre armarios para aplicaciones eléctricas. Los armarios probados con éxito son autorizados a utilizar etiqueta UL o CSA. Esta etiqueta es un aval que garantiza que el prototipo del cerramiento cumple con los requerimientos emanados por estos entes. En las normativas americanas se definen cerramientos para áreas no peligrosas y para áreas peligrosas a continuación comentaremos cada una de estas aplicaciones y sus correspondientes tipos. Definiciones de cerramientos para áreas clasificadas como no peligrosas Tipo 1 Cerramientos principalmente destinados al uso en interiores y para proporcionar algún grado de protección contra el contacto accidental con el equipo contenido o ubicaciones donde las condiciones de servicio inusual no existen. En la sección 3 de la norma Nema 250 referente a la construcción de los cerramientos se establece en el punto 3.6.2 que este cerramiento puede ser ventilado. Tipo 2 Cerramiento para uso interior principalmente diseñado para proporcionar un grado de protección contra limitadas cantidades de polvo y caída de agua. En la sección 3 de la norma Nema 250 referente a la construcción de los cerramientos se establece en el punto 3.6.2 que este cerramiento puede ser ventilado. De igual forma, el punto 3.6.3 permite realizar perforaciones para el drenaje las cuales no deben estar comprendidas entre 3,2 mm hasta 6,4 mm de diámetro. Tipo 3 Cerramiento diseñado principalmente para uso exterior y proporcionar un grado de protección contra ventiscas de polvo, lluvia, suciedad y formación externa de hielo. Tipo 3R Cerramientos destinados principalmente para uso intemperie, para proporcionar un grado de protección contra ventiscas de polvo o polvoreda, lluvia, escarcha, formación de hielo. En la sección 3 de la norma Nema 250 referente a la construcción de los cerramientos se establece en el punto 3.6.2 que este cerramiento puede ser ventilado. De igual forma, el punto 3.6.3 permite realizar perforaciones para el drenaje las cuales no deben estar comprendidas entre 3,2 mm hasta 6,4 mm de diámetro. Tipo 3S Cerramientos destinados principalmente para uso intemperie, para proporcionar un grado de protección contra ventiscas de polvo o polvoreda, lluvia, escarcha, y previsto de mecanismos de operación cuando es cargado por hielo en su exterior. Tipo 4 Cerramientos destinados principalmente para uso interior o exterior, proporcionan un grado de protección contra ventiscas de polvo o lluvia impulsada por el viento, salpicaduras de agua, agua rociada por manguera, formación de hielo en su exterior Tipo 4X Para uso interior y exterior proporcionando protección contra corrosión, polvo y lluvia impulsados por el viento, salpicadura de agua, agua procedente de manguera y formación de hielo en el exterior. Tipo 5 Cerramientos destinados principalmente para uso interior, proporcionan un grado de protección contra settling airborne dust, caída de polvo o suciedad, y salpicado de líquidos no corrosivos. Tipo 6 Cerramientos para uso interior y exterior proporcionando protección contra el ingreso de agua en eventual u ocasional sumergimiento a limitadas profundidades. Tipo 6P Cerramientos destinados al uso interior y exterior proporcionando protección contra el ingreso de agua en prolongado sumergimiento a limitadas profundidades. Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 2-4
Tipo 11 Cerramientos principalmente destinados al uso en interiores, proporciona un grado de protección contra la sumergimiento en aceite, ofrece resguardo al equipo instalado en su interior contra los efectos de líquidos y gases corrosivos. Tipo 12 Para uso interior proporcionando protección contra el polvo, suciedad y vertido de líquidos no corrosivos. Tipo 12K Cerramientos con huecos preelaborados (knock-outs) destinados al uso en interiores, primariamente para proporcionar un grado de protección contra polvo, suciedad y goteo de líquidos no corrosivos. Tipo 13 Cerramiento para uso interior diseñado principalmente para proporcionar un grado de protección contra polvo, salpicadura de agua, aceite y refrigerantes no corrosivos. Definiciones de cerramientos para áreas clasificadas como peligrosas Tipo 7 Cerramiento para ser utilizado en áreas peligrosas interiores, clasificadas como Clase I, Grupo A, B, C o D, de acuerdo a lo establecido en el C.E.N. Este cerramiento debe ser capas de soportar la presión resultante de una explosión producida en su interior debida a la ignición de gases específicos, y contener los efectos de tal explosión para que no se produzcan igniciones de los gases circundantes al cerramiento. Tipo 8 Cerramiento para ser utilizado en áreas peligrosas interiores o exteriores, clasificadas como Clase I, Grupo A, B, C o D, de acuerdo a lo establecido en el C.E.N. Este cerramiento prevé que los dispositivos colocados en su interior estén inmersos en aceite, por lo que los arcos eléctricos están confinados al aceite, para que no se produzcan igniciones de los gases circundantes al cerramiento. Tipo 9 Cerramiento para ser utilizado en áreas peligrosas interiores, clasificadas como Clase II, Grupo E, F o G, de acuerdo a lo establecido en el C.E.N. Este cerramiento debe ser capas de evitar que ingresen partículas de polvos combustibles que puedan producir explosiones en su interior y no generar temperaturas que produzcan igniciones de los gases o fibras circundantes al cerramiento. Tipo 10 Cerramientos no ventilados, son fabricados para aplicaciones de seguridad en actividades de minería. TABLA 4 Comparación de aplicaciones especificas de cerramientos de uso interno en áreas peligrosas Provee un grado de protección contra atmósferas típicamente contenidas clase Tipo 7 y 8 Grupo I Tipo 9 Grupo II A B C D E F G Acetileno I x Hidrógeno, fabricas de gas I x Ether, Ethileno, ciclopropano I x Gasolina, butano, nafta, propano, acetona, toluene, II x isoprene Sucio metalico II X Carbon negro, sucio refrigerante, coke II X Fluor, starch, grain dust II X Fibers, flyings III X Metano con o sin coal dust MSHA X Las normativas de IEC no especifican grados de protección contra el riesgo de explosión o condiciones tales como humedad o vapores corrosivos, las normas dispuestas por NEMA, por otro lado, sí especifican en cuanto a la mayoría de las condiciones ambientales. Por esta razón, y dado que los ensayos y evaluaciones para otras características no son idénticas, las designaciones de clasificación de cerramientos IEC no pueden igualarse exactamente a números tipo de cerramientos NEMA. TABLA 5 CUADRO COMPARATIVO APROXIMADO DE LAS DIFERENTES CLASIFICACIONES Normas Nema e IEC NEMA IEC Cerramiento Cerramiento tipo IP 1 10 2 11 3 54 3R 14 3S 54 4 56 4X 56 5 52 6 67 6P 67 12 52 12K 52 13 54 En Sudamérica y Europa, las clasificaciones IEC se basan en criterios de desempeño similares a las normativas NEMA. Sin embargo hay diferencias en cuanto a la interpretación del desempeño del cerramiento. Tipo 10 Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 2-5
Especificaciones de materiales y acabados Materiales y Acabado. Los materiales y el acabado más conveniente en un cerramiento para una determinada aplicación dependerán de su costo, del potencial requerido contra la corrosión, y de las consideraciones eléctricas propiamente dicho. Gedisa ofrece cerramientos fabricados en acero, acero inoxidable, aluminio y poliéster reforzado con fibra de vidrio, así mismo acabados resistentes a la corrosión tales como el zinc y tratamientos con pintura epóxica especial. La mayoría de los cerramientos se fabrican de un metal resistente a la corrosión tales como; acero de bajo carbono, acero inoxidable o una aleación de aluminio, o de un metal con acabado anticorrosivo bien sea de zinc o epóxico. La escogencia del tipo de material para cualquier instalación en particular dependerá del ambiente en donde se realizará dicha instalación, las consideraciones de corrosión del lugar y el proyecto eléctrico en específico, además del costo. A continuación se describirán los materiales: Características de materiales empleados en la fabricación de cerramientos Gedisa Antes de comenzar a describir los distintos tipos de materiales con los cuales Gedisa fabrica sus cerramientos, es oportuno presentarles una tabla de equivalencias para el momento de seleccionar el espesor que deben tener los cerramientos para una determinada aplicación, y de esta forma evitar se generen confusiones bien sea por desconocimiento en las equivalencias entre los distintos sistemas de medidas o por la carencia del factor de conversión apropiado. En cualquier caso a continuación se presenta una tabla basada en calibres estándar de acería para láminas de acero (Laminado en Frío o en Caliente), que permitirá rápidamente ubicar la equivalencia entre calibres y espesores en cualquiera de los sistemas tanto en pulgadas como métrico de láminas producidas comercialmente. La tabla siguiente le será muy útil para seleccionar los cerramientos fabricados por Gedisa, los cuales están basados en láminas de espesores comerciales en milímetros proveídas en el mercado venezolano. Sin embargo, debido a la carencia de catálogos comerciales y técnicos de fabricantes nacionales en materia de cerramientos, se ha adoptado la costumbre de hacer referencia con catálogos americanos que se basan en calibres de lámina. TABLA 6 EQUIVALENCIA ENTRE CALIBRES Y ESPESORES DE LAMINAS COMERCIALES Espesor en Milímetros Espesor en Pulgadas Calibre Número 4,547 0,179 7 4,166 0,164 8 3,810 0,150 9 3,404 0,134 10 3,048 0,120 11 2,667 0,105 12 2,286 0,090 13 1,905 0,075 14 1,702 0,067 15 1,524 0,060 16 1,372 0,054 17 1,219 0,048 18 1,067 0,042 19 0,914 0,036 20 0,838 0,033 21 0,762 0,030 22 Acero. Los cerramientos de Gedisa fabricados en acero son elaboradas empleando láminas de acero de calidad estructural, AISI 1010 laminada en frío, en espesores comprendidos entre 1,2 mm hasta 1,9 mm en lámina pulida; y en 2,5 mm de espesor en lámina decapada. Los beneficios principales de cerramientos de acero de bajo carbono son su alta rigidez y su bajo costo. Entre las desventajas se incluyen su peso alto, baja conductibilidad eléctrica y la resistencia a la corrosión relativamente pobre si no es recubierto de alguna protección. Para ello, Gedisa ofrece los siguientes acabados de forma de mejorar la resistencia a la corrosión que presenta el acero de bajo carbono entre los que figuran: fabricación con lamina pregalvanizada galvanización en caliente por inmersión después de la fabricación del cerramiento y la aplicación de tratamiento químico con posterior recubrimiento mediante pintura especial. Lámina de acero rolada en caliente sin decapar Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-1
El acero rolado en caliente sin decapar es el producto primario del proceso productivo de la siderurgica, en el cual se recalienta el planchón para producir rollos o bobinas de láminas acero con espesores que alcanzan hasta 0.075" (1.9mm). La lámina de acero decapada es el producto ideal para las aplicaciones en donde la calidad superficial es un factor importante, ya que, se trata a la lámina con ácido clorhídrico para remover las impurezas y óxidos. Acero laminado en frío Las láminas de acero descritas anteriormente provienen de los trenes de laminación en frío que permiten obtener lámina rolada en frío en distintos espesores, asegurando con precisión la planeza y el espesor del producto final. Este proceso consiste en pasar por un tren de rodillos las bobinas de laminas con espesores mayores los cuales van disminuyendo su espesor al paso por los mismos, adicionalmente la van aplanando. El acero rolado en frío satisface las demandas del mercado de la transformación porque es un material que es relaminado hasta lograr espesores más delgados y con acabado superficial brillante, estrechas tolerancias dimensiónales, así como elevada resistencia mecánica, alta dureza y baja ductibilidad. Aplicaciones: Partes expuestas y no expuestas para artículos de línea blanca. Aplicaciones en maquinaria y equipo. Perfiles y tubería. Tambores y envases. Insumo para mercado de galvanizadores. Industria automotriz para partes expuestas y no expuestas. Uso industrial para piezas con embutido severo. Con este tipo de lámina Gedisa normalmente fabrica el cerramiento que corresponde a las cajas o los gabinetes del tipo nema 1, nema 12 y nema 3R. Acero inoxidable Tipo 304 Los cerramientos de acero inoxidable que ofrece Gedisa son elaboradas normalmente de láminas de acero inoxidable AISI tipo 304 y bajo requerimiento especial en 316. Ambos son no magnéticos y pertenecen al grupo de los aceros llamados austeniticos. Los cerramientos en acero inoxidable fabricados por Gedisa debido a su excelente resistencia a la corrosión en muchos ambientes químicos, han sido empleados en nuestra industria petroquímica y petrolera a lo largo del territorio nacional y sobre todo en las zonas costeras. Generalmente el tipo de cerramiento fabricado con este material corresponde a las cajas o gabinetes tipo nema 4X. El acero inoxidable 304 es resistente a los agentes químicos orgánicos, y los químicos inorgánicos a temperaturas elevadas. El acero inoxidable 316 ofrece mejores propiedades anticorrosivos en ambientes en los cuales predominen vapores sulfúricos o clorhídricos. Aleación basada en hierro de alta resistencia a la corrosión conteniendo entre 18% y 20% de cromo. Acero inoxidable es el material más resistente a la corrosión. Exhibe muchos de los mismos atributos de resistencia de la fibra de vidrio, al igual que resistencia a solventes polares tales como acetona. Para uso en interiores o la intemperie. Ideal para uso en área de procesamiento de comidas, cervecerías, o cualquier área húmeda. También se desenvuelve muy bien en áreas donde elementos cáusticos o alcalinos están presentes. Aluminio Típicamente, los cerramientos de aluminio pueden desempeñarse indefinidamente, con una pequeña o ninguna degradación en el tiempo, haciéndolos ideal para muchos ambientes químicos y marinos. Con mucha frecuencia se emplean cerramientos fabricados de aluminio debido a su alta relación de fuerza-a-peso, la alta resistencia a ciertos ambientes corrosivos y la facilidad de instalación. También estos cerramientos ofrecen las ventajas de tener un peso muy liviano, aproximadamente el 50% de un cerramiento de acero y están libre de mantenimiento. Debido a que los cerramientos de aluminio son no magnéticos se reducen las pérdidas eléctricas a un mínimo. Los cerramientos de aluminio fabricados por Gedisa son hechos con láminas de aluminio con aleaciones de la serie 3003, con este tipo de lámina Gedisa normalmente fabrica los cerramientos que corresponden a las cajas o los gabinetes del tipo nema 1, nema 12, nema 3R y nema 4X aprovechando su excelente desempeño ante los agentes corrosivos. La resistencia extraordinaria a la corrosión, incluyendo la acción de desgaste de los agentes naturales, exhibido por el aluminio es debido al autocurado de la película de óxido de aluminio que protege la superficie. Los cerramientos de aluminio ofrecidos por Gedisa son soldadas con máquinas de soldar de Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-2
alambre continuo y gas inerte. El alambre es de aleación especial para esta aplicación. Usos del aluminio. Las principales características de aluminio son: Peso liviano combinado con alta resistencia, excelente conductividad de la electricidad y del calor, habilidad para reflejar la luz e irradiar el calor, facilidad para la fabricación y la soldadura, forma una barrera no tóxica contra la humedad y los vapores, posee gran resistencia a la corrosión atmosférica y una apariencia placentera, pudiendo recibir una gran variedad de acabados especiales. Todo esto se combina para formar el material más versátil. Ambiente industrial y marino En presencia de humedad, el dióxido de azufre presente en la mayoría de las zonas de decantación atmosférica y el cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico) presente en la vecindad de plantas industriales, forman ácidos que atacan al metal en los puntos débiles de la película protectora, causando corrosión por picado. Este proceso se realiza a velocidades más o menos importantes, según las condiciones de exposición, provocando una pérdida del brillo original de las chapas durante los dos primeros años. Luego, la velocidad de picado se reduce drásticamente y se mantiene estacionaria durante muchos años más. Para proteger al aluminio de estas circunstancia se puede aplicar un recubrimiento al cerramiento de pintura epoxica para obtener protección e incrementar el desempeño. En atmósfera marina, debido a la acción del viento y al oleaje, el agua de mar se traslada hasta distancias de 6 km de la costa. El cloruro de sodio es menos agresivo que el ácido clorhídrico que se encuentra en las zonas industriales, con el resultado que la durabilidad del aluminio, en condiciones marinas, es mucho mayor que la de otros materiales alternativos. Además, la resistencia a la corrosión del aluminio puede ser incrementada mediante el pintado. Proceso de galvanizado La Galvanización es un procedimiento mediante el cual se evita la oxidación del acero. En esencia, consiste en recubrir la lámina o pieza de acero, cuya superficie ha sufrido un tratamiento químico de limpieza previamente, con una capa de zinc, que al contacto con el acero reacciona formando sobre ella un recubrimiento muy resistente que lo protege contra la oxidación. El acero se oxida rápidamente cuando está expuesto a la acción de los fenómenos atmosféricos (lluvia, granizo, condensación, etc.) y aunque no se hagan presentes estos fenómenos, el oxigeno contenido en el aire es suficiente para oxidar al acero, cuando este no esta protegido. Una forma de proteger al acero es cubriendo su superficie con una barrera mecánica impermeable para evitar que los agentes oxidantes, como la humedad o el aire lleguen a ella. Dónde puede utilizarse la galvanización? Como regla general, se puede utilizar la galvanización para proteger el acero: En prácticamente todos los ambientes interiores razonablemente ventilados. En casi todos los ambientes exteriores. En contacto con agua fría. En contacto con agua caliente hasta unos 60 C. En contacto con muchos tipos de suelos En contacto con la mayoría de las maderas secas En contacto con la mayoría de los metales, excepto en condiciones de inmersión. Hasta temperaturas de trabajo de unos 200 C. Si el calentamiento es ocasional, hasta 275 C. No deben utilizarse los recubrimientos galvanizados sin protección adicional para proteger el acero que vaya a estar en las siguientes condiciones: En soluciones ácidas. En soluciones alcalinas fuertes. MÉTODOS DE GALVANIZACIÓN Existen dos métodos de galvanización la efectuada en caliente y la realizada en frió, es importante destacar que a su vez estos métodos se subdividen dependiendo de su aplicación, entre los cuales se encuentran los siguientes: Galvanizado en caliente por inmersión: Los recubrimientos obtenidos de esta manera proporcionan una protección eficaz y duradera a las piezas que usted fabrica, maneja o utiliza. Estos recubrimientos poseen también una adherencia muy superior a la de las pinturas, porque se alean con el acero base. El acero desprotegido tiene un promedio de vida de tan solo dos años, antes de que queden afectadas su funcionalidad o su integridad estructural. En cambio, los recubrimientos galvanizados obtenidos en las instalaciones de galvanización general duran como mínimo diez años sin necesidad de mantenimiento alguno, incluso en las peores condiciones atmosféricas. Los otros sistemas de protección necesitan un mantenimiento regular, que puede resultar muy costoso en el caso de que las estructuras a mantener sean de difícil acceso y haya que instalar plataformas o engorrosos andamiajes para poder Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-3
acceder a los sitios donde se requiere mantenimiento correctivo. Valores típicos de la vida útil de recubrimientos de galvanizado Figura 1 Dentro del proceso de galvanizado por inmersión existen las técnicas continuas y discontinuas, distinguiéndose entre ellas los siguientes tipos: 1. Técnicas discontinuas: Galvanizado de piezas (bandejas y accesorios) Galvanizado de tubos 2. Técnicas continúas: Galvanizado de láminas (lámina pregalvanizada) Galvanizado de alambres Galvanizado en caliente por inmersión mediante Técnicas discontinuas. Esta técnica de galvanizado es la más utilizada para los recubrimientos de bandejas portacables y de sus accesorios, por supuesto que también para otras aplicaciones. La galvanización es un procedimiento de recubrimiento de metales ferrosos por inmersión en un baño de zinc fundido. Para este procedimiento es necesario que la superficie de las piezas o bandejas a cubrir estén cuidadosamente preparadas, con el fin de permitir la reacción del zinc y del acero. Es por esto que antes de la inmersión en el baño de zinc, las piezas a galvanizar pasan primero, por tres etapas: 1. Desengrase. Las piezas se someten a desengrase en soluciones alcalinas o un agente desengrasante eliminador de grasa, polvo, contaminantes orgánicos como la tierra, pinturas, y aceite de la superficie metálica. Los Epóxicos, vinílicos, asfalto o escoria de soldadura deben ser eliminados con medios mecánicos antes de galvanizar, por esta razón Gedisa emplea el sistema de soldadura MIG con gas inerte para acabados libres de escoria. Esta etapa tiene como objetivo eliminar todos los elementos extraños que podrían impedir la disolución de los óxidos de hierro presentes en la superficie de la pieza a tratar. Para ello, se sumerge el acero en una solución de carbonato de sodio, de soda y de detergentes calentados a una temperatura de entre 60 y 80 C. Una vez desengrasadas, las piezas se enjuagan con agua. 2. Decapado mediante baño acido. Las incrustaciones y el óxido normalmente se sacan de la superficie de acero, decapando en una solución diluida de ácido sulfúrico caliente o ácido hidroclórico a temperatura ambiente. Se efectúa con la ayuda de ácido clorhídrico adicionado con un inhibidor y permite eliminar la calamina y algunos otros óxidos presentes en la superficie. Al finalizar esta etapa, se enjuagan de nuevo las piezas con agua. La preparación de la superficie, también puede lograrse con una limpieza mecánica. 3) Inmersión en sales de flux. Es la etapa final en la preparación de la superficie en el proceso de galvanizado. Esta inmersión elimina los restos de óxidos y previene que otros óxidos se formen en la superficie del metal antes de ser galvanizado y facilita la unión del zinc a la superficie del fierro o acero. Las piezas son sumergidas en una solución acuosa doble de cloruro de amonio y de zinc calentado a 60 C aproximadamente. Esta sal (cloruro de zinc y amonio) protege la pieza de la oxidación después del decapado, además de permitirle al zinc deslizarse sobre el acero. En el proceso de galvanizado seco, el acero es sumergido en una solución de cloruro de amonio y cloruro de zinc. El material es secado acuciosamente antes de sumergirlo en el zinc fundido. En el proceso de galvanizado húmedo, se utiliza una capa de sales fundidas que flotan en la superficie del zinc, por donde pasan las piezas al tiempo que entran en el baño de zinc. 3. Galvanización. Esta operación se realiza tras las etapas preparatorias, el acero es sumergido en una cuba con zinc fundido a temperatura comprendida entre 440 y 460 C. 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, una bandeja portacables o de una pieza de estructura pesada. En esta etapa, el material está completamente sumergido en un baño de zinc fundido puro. La química del baño está especificada por la American Society of Testing and Materials (ASTM), en el estándar A123. La temperatura del baño se mantiene en aproximadamente 450 grados celcius. Las piezas fabricadas se sumergen en el zinc el Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-4
tiempo suficiente para alcanzar la temperatura del baño. Los artículos son lentamente retirados y el exceso de zinc se saca estilando, por vibración y/o centrifugado. El revestimiento aplicado de esta manera proporciona al acero una protección tanto física, aislándolo del medio exterior, como electroquímica, en el caso en que este fuese agredido o perdiera su capa exterior. Las reacciones químicas que se producen con la formación y estructura del tratamiento de galvanizado continúan luego que las piezas han sido retiradas del baño. Los artículos son enfriados ya sea en agua o aire frío después de haber sido retirados del baño. Perfil de un enlace metalúrgico en recubrimientos galvanizados en caliente por inmersión Figura 2 4. inspección. Las piezas una vez galvanizadas son sometidas a inspección a fin de verificar que los espesores cumplan las especificaciones de recubrimiento requerido. Se pueden efectuar una variedad de ensayos simples, tantos físicos como de laboratorio para determinar espesores, uniformidad en el recubrimiento, adherencia del recubrimiento, y apariencia. El método más importante para la inspección de piezas galvanizadas es el visual. Los productos son galvanizados de acuerdo a los estándares aceptados y aprobados por la norma ASTM 123 97-A. Estos estándares cubren todos los detalles, desde espesores mínimos necesarios para el recubrimiento de acuerdo a distintas categorías de materiales galvanizados hasta la composición del metal zinc utilizado en el proceso. Técnicas continúas para el galvanizado de láminas. Los principales factores que influyen en el proceso de galvanizado de láminas son: preparación de la superficie, control de la temperatura durante el recubrimiento, composición del baño y tratamientos posteriores. Existen varios tipos de procesos, pero el más utilizado es el denominado proceso Sendzimir. El procedimiento de Sendzimir Este procedimiento fue desarrollado en el transcurso de los años 30. En el mismo la limpieza de la superficie se lleva a cabo por oxidación con llama de los lubricantes, seguido de una reducción a unos 850-9500C en un horno en atmósfera de amoniaco. La oxidación de la superficie mediante tratamiento térmico permite la eliminación de la materia orgánica combustible de la superficie. Además, provee de una superficie con el mismo grado de oxidación, independientemente de variaciones en la limpieza de la superficie. Durante la posterior reducción, los productos de reacción son gaseosos y la calidad de esta operación depende de dos factores, la temperatura del horno y la composición de la atmósfera reductora. Posteriormente se enfría la chapa y, sin volver a entrar en contacto con el aire, se introduce en el baño de zinc bajo atmósfera gaseosa protectora a una temperatura de unos 5000C. Las chapas provenientes de bobinas se desenrollan progresivamente, se desengrasan y se precalientan (600 à 650 C). Posteriormente se calientan a una temperatura que puede variar entre 750 y 850 C y se enfrían en una atmósfera protectora (N2, H2). A continuación se sumergen en un baño de zinc cuya temperatura se sitúa entre 450 y 500 C durante un tiempo muy corto, de aproximadamente tres segundos. Cuando se sacan de este baño, son secadas por láminas de aire con el fin de ajustar el espesor del depósito de zinc. Galvanizado en continuo por inmersión en caliente. El pregalvanizado, conocido también como galvanizado laminado o laminado galvanizado por inmersión, se produce en un tren de laminación rodante pasando las bobinas de acero a través zinc fundido contenido en una cuba. Estas bobinas posteriormente son cortadas en secciones a las medidas comerciales. Para mayor información del proceso ver técnicas continuas para galvanizado de láminas más adelante. En la fabricación de cerramientos y accesorios las áreas que normalmente no se recubrieron durante el proceso de fabricación, como cortes y soldaduras, son protegidas por el zinc a su alrededor que opera como ánodo de sacrificio. Durante la soldadura, una pequeña área es afectada directamente por el calor, quedando también desprovista de revestimiento, pero el mismo proceso anterior de autoprotección ocurre. Es el proceso de recubrimiento de láminas de acero que consiste en recubrir el contenido de una bobina de acero que a través de un proceso industrial se desenrollada haciéndola pasar dentro de un baño de zinc fundido a una temperatura del orden de 460 C y Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-5
posteriormente es mecanizada para terminar bien sea en atados de láminas o en bobinas de laminas de acero pregalvanizadas. Toda esta operación en forma continúa garantizando la uniformidad del recubrimiento. Este proceso consta de las siguientes secciones: Precalentamiento de la cinta. Dar a la cinta las propiedades metalúrgicas. Recubrir la cinta con zinc. (Galvanizar) Enfriar la cinta a temperatura Aplanado o nivelado de la cinta 1. Sección de Entrada 2. Sección de Proceso 3. Sección de Salida PRECALENTAMIENTO DE LA CINTA ESCURRIDO Y ENFRIADO A continuación emplearemos un diagrama para cada sección y comentaremos sobre los procesos que se efectúan en cada etapa. Sección de entrada. Utilizando el diagrama siguiente, comentaremos sobre las etapas que constituyen a esta sección, las cuales son: INMERSION EN CUBA CON ZINC FUNDIDO APLANADO DE LA CINTA Desenrollado de las bobinas Corte del inicio y final de las bobinas Empalme mediante soldadura del final de una cinta con el inicio de la siguiente. Acumulación de cinta para un proceso continúo. Limpieza de la cinta. ALIMENTACION EN BOBINAS DE LAMINA DE ACERO AL NATURAL CORTE Y EMPALME DE UNA CINTA CON LA SIGUIENTE MEDIANTE SOLDADURA ACUMULADOR DE ENTRADA DE LA BANDA PARA PROCESO CONTINUO LIMPIEZA DE LA CINTA Sección de entrada en proceso de galvanización continuo Figura 3 En esta sección nos dedicaremos a comentar solo de la etapa de limpieza por ser la más relevante. El acero para poder ser galvanizado, requiere que su superficie presente una absoluta ausencia de cualquier elemento contaminante, tales como grasas u oxidación. Es por este motivo que la sección de entrada concluye con la etapa de limpieza. En esta etapa, la cinta pasa a un baño que contiene un líquido especial de desengrase, a la vez que se le aplica un flujo de corriente eléctrica que elimina desechos. La cinta es cepillada y posteriormente enjuagada para eliminar residuos de los productos químicos de limpieza. Sección de proceso. Utilizando el diagrama siguiente, comentaremos sobre las etapas que constituyen a esta sección, las cuales son: Sección de proceso de galvanización continuo Figura 4 Ahora veremos con más detalle esta sección, por ser allí donde se produce la transformación de la lámina rolada en frío cruda en lámina galvanizada. Comenzaremos con la etapa de precalentamiento. En esta etapa la cinta es sometida a un proceso térmico, en donde el material alcanza temperaturas de recocido que van desde 700 hasta 830 centígrados y el objetivo es precisamente el de restaurar la estructura interna, perdida durante el proceso de laminación en frío, como también el de elevar la lámina a la temperatura de galvanización. Todo este proceso se lleva a cabo en un horno sellado y con una atmósfera rica en nitrógeno e hidrógeno, para evitar la contaminación que el oxígeno del aire pueda causar a la superficie de la cinta. Cuando llegamos a la etapa de la inmersión en cuba, alcanzamos por fin la etapa más importante de la línea, ya que aquí es donde se lleva a cabo lo que es propiamente la galvanización. Consiste en un depósito de acero especial, lleno de zinc fundido, el cuál tiene una temperatura de 450 a 475 C y cuya composición química es la descrita en la tabla siguiente: Al paso de la cinta por el interior de la cuba, ésta se recubre del metal fundido por ambas caras, produciéndose así la galvanización. A corta distancia del nivel del baño de zinc, donde sale la lámina cubierta de zinc aún en estado liquido se encuentran ubicadas a ambos lados de la cinta unas boquillas que soplan aire a presión, constituyendo una cuchilla de aire que barre el zinc excedente, regulando el Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-6
espesor del recubrimiento de manera perfectamente uniforme sobre toda la superficie de la lámina. Posteriormente la lámina pasa por la unidad de floreado, que consiste sencillamente en ventiladores de aire que solidifican el zinc. Se determina el tamaño de la flor con la velocidad de solidificación. Por ultimo, debido a los procesos térmicos por los que ha pasado la cinta, complementados por el de recubrimiento, es necesario hacer algunos procesos complementarios para que el producto cumpla con las demandas requeridas. Estas demandas tienen que ver con características mecánicas, condición de la superficie y forma de la cinta. Para esto, la línea cuenta con un molino templador y un tenso nivelador cuyo proceso ofrece: Aumentar la resistencia del material Disminuir el envejecimiento Aumentar la dureza Corregir la forma de la cinta Proporciona planeza y elongación a la cinta. requerimiento, pasando a las etapas de controles de salida para su comercialización. Galvanizado en caliente por termorociado: Es otra técnica menos frecuente que se efectúa mediante la proyección térmica del zinc fundido a través de una pistola especial. Esta técnica es denominada matoplastia o la sherardización. El Termorociado es el proceso de rociar metal fundido sobre una superficie para formar un relleno. Metal puro o aleaciones son fundidos por medio de una flama de oxiacetileno y atomizados por un chorro de aire a presión. Para el galvanizado por esta técnica este rociado de metal emplea zinc el cual al fundirse va formando una capa sobre la superficie previamente preparada para plasmar un relleno metálico sólido. Debido a que el rociado se realiza por medio de un chorro de aire comprimido, el objeto rociado no se calienta demasiado. Es por esto que el termorociado se conoce como un proceso "en frío" para galvanizar una pieza. Sección de salida. Utilizando el diagrama siguiente, comentaremos sobre las etapas que constituyen a esta sección, las cuales son: Tratamiento químico Acumular la cinta para un proceso continuo Enrollar y cortar Flejar, marcar e inspeccionar Proceso de termorociado Figura 6 TRATAMIENTO QUIMICO ACUMULADOR DE SALIDA DE LA BANDA PARA PROCESO CONTINUO CIZALLA SALIDA EN BOBINAS DE LAMINA GALVANIZADAS SALIDA EN ATADOS DE LAMINAS GALVANIZADAS Sección de salida en proceso de galvanización continuo Figura 5 La sección de salida se inicia con la etapa tratamiento químico, en donde se aplica un revestimiento a base de una solución de cromatos de zinc. La aplicación de este producto, tiene por objeto el proteger a la lámina galvanizada contra la humedad, inhibiéndola así de la aparición del oxido blanco. Finalmente se enrolla o se corta para formar los atados de láminas según sea el Este método fue inventado a principios de siglo por Sherard Cowper Cowles y se basa en el principio de calentamiento de las piezas en el interior de una caja cerrada que da vueltas lentamente a una temperatura entre 380 y 450 C en presencia de polvo de zinc y de un material inerte. La sherardización, como la galvanización, permite obtener un revestimiento anticorrosivo de tipo aleación hierro-zinc. Es importante destacar que contrariamente a la galvanización en caliente por inmersión descrita anteriormente, la sherardización está constituida solamente por capas delta y gama que se observo en la figura 2. Galvanizado en frió: Dentro del proceso de galvanizado en frió existen las técnicas electrolíticas y la de aplicación de recubrimientos a brocha o aspersión distinguiéndose las siguientes: 1. Galvanización por electrólisis o galvanoplastia 2. Galvanización por medio de pinturas con pigmentos a base de polvo de zinc. Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-7
3. Metalización. No nos ocuparemos de describir todos estos métodos sino aquellos vinculados a la fabricación de cerramientos. Galvanización a través de pinturas con pigmentos a base de zinc. Otra forma de realizar la galvanización en frió es a través de la aplicación de productos compuestos a base de un contenido del 95% zinc metálico puro que proporcionan una verdadera protección catódica para superficies ferrosas y no ferrosas. Estos compuestos líquidos al secar forman una película seca con espesor mínimo de 76 micras (3 mils.), lo que lo hace equivalente al galvanizado en caliente, con 95% de zinc metálico puro, que se une fuertemente al hierro, acero o aluminio limpios y que por medio de su acción electroquímica proporciona máxima protección contra la corrosión y desarrollo del oxido. No se debe confundir a la pintura normal con un galvanizado en frió, mientras las pinturas normales proporcionan solamente una protección superficial, el galvanizado en frió actúa catódicamente contra la corrosión. Así, en presencia de humedad, su contenido de zinc metálico se convierte en ánodo y la superficie subyacente en cátodo, de manera que la corrosión ataca al zinc dejando al metal base intacta. Si la capa de una pintura se rompe de alguna forma, se oxidará el metal base en esa área y la pintura permitirá que tal oxidación se extienda por debajo de la ruptura. Sin embargo, si el producto de galvanizado en frió se raya hasta dejar metal desnudo, el zinc formará una sal insoluble de zinc sobre el área expuesta. Estos compuestos de alto rendimiento de zinc son ampliamente utilizados en lugar de la galvanización en caliente, mediante fáciles aplicaciones a brocha, rodillo, pistola y aerosol, protegen el acero por medio de acción galvánica dándole triple protección contra la corrosión a los productos galvanizados las cuales son: Características de recubrimientos con pintura en polvo. Con la finalidad de que los cerramientos comercializados por Gedisa puedan ser utilizados en diversos ambientes que exijan resistencia a la corrosión, rallado, maltrato en la fase de instalación y transporte, Gedisa ha estudiado el proceso de pintura que se adapte a estos requerimientos y el de mas alta calidad. Por tal motivo, los cerramientos fabricados por Gedisa son protegidos mediante pintura en polvo de poliéster aplicada por medios electroestáticos y posteriormente pasadas por horno. habilidad del pintor para llegar a los sitios ocultos con la aplicación de capas de pintura debido a que este sistema cubre en forma uniforme toda la superficie metaliza. Adicional a lo anterior la buena adherencia de la pintura evita que la pintura se agriete o desprenda cuando se perfore el material. Este tipo de pintura tiene muy buenas características químicas, es resistente a la luz solar, no es inflamable y no contiene metales pesados como plomo o cadmio. Los cerramientos Gedisa son acabados con pintura de poliéster en polvo, texturizado color gris RAL 7035 en todos sus gabinetes y cajas, según normativa DIN 43.656. El proceso de acabado de los cerramientos Gedisa abarca una serie de fases en donde cada una reviste una singular importancia, este tratamiento va en función si la pieza es pintada por primera vez o se le esta realizando mantenimiento o repintado. De igual forma el tratamiento tiene variantes de acuerdo al tipo de material del cual esta fabricado el cerramiento tales como el acero, aluminio o lámina galvanizada. A continuación comentamos el proceso general. Poliéster Uretano. Luego de curado, los recubrimientos de polvo de poliéster uretano se suavizarán bajo el impacto de calor o productos químicos. Estas resinas producen recubrimientos suaves y demuestran adhesión, flexibilidad, resistencia a la corrosión y a las inclemencias climáticas. La apariencia de película fina de estos recubrimientos compite con pinturas líquidas de alta calidad. Superior coberturas de bordes. Servicio continuo máximo a 121 grados C a temperatura. No obstante, las propiedades químicas permanecerán estables, los colores claros mostrarán mayor decoloración al estar expuestos a la temperatura. Para uso en interiores o a la intemperie (Aprobado por UL para uso a la intemperie) Aplicado a acero dulce, aluminio o acero inoxidable. El proceso electrostático de pintura en polvo deja la superficie con un acabado uniforme incluso en las esquinas. Otra ventaja sobre los procesos de aspersión normal es que no se depende de la Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 3-8
Protección de la superficie MANUAL DE CERRAMIENTOS PARA EQUIPO ELECTRICO CORROSION. Sin ánimo de agotar el tema, lo cubriremos en profundidad debido a que es uno de los parámetros más importantes en materia de fabricación de cerramientos en todas sus formas para equipo eléctrico, de instrumentación, etc. Para la fabricación de cerramientos la lámina o chapa de acero es todavía el material más comúnmente utilizado, gracias a su excelente maquinización y comparativamente bajo costo. Pero el mayor constituyente de una lámina de acero es el hierro y cuando éste es puesto en contacto con el agua pronto comienza a oxidarse. La reacción se pararía aquí si no fuera por el hecho de que algunas de las burbujas de hidrógeno se escapan mientras que el resto se combina con el oxígeno en el agua para formar más agua, y por tanto favoreciendo que se disuelva más hierro. Este ciclo de corrosión puede ser acelerado cuando son añadidas al agua ciertas substancias entre las que se encuentra la sal. Paralelamente no se debe olvidar que reacciones igualmente corrosivas tienen lugar si el agua está ligeramente acidificada, como resulta de la contaminación de una fábrica. En este caso, bajo la acción del agua el metal desnudo se convierte en un ánodo cargado positivamente y el metal a su alrededor en un cátodo cargado negativamente; como una simple celda de la batería, una carga eléctrica circula entre los dos causando que el ánodo en este caso el cerramiento se corroa. Sin menoscabar la importancia que tiene con relación a otros aspectos, la principal motivación para el estudio de la corrosión es, sin duda, de índole económica. Definición de corrosión Existen o se ha definido la corrosión de muchas maneras o formas. La corrosión puede definirse como la reacción química o electroquímica de un metal o aleación con su medio circundante con el siguiente deterioro de sus propiedades. También es posible definirla desde un punto de vista más químico como el transito de un metal de su forma elemental a su forma iónica o combinada con cesión de electrones a un no metal como el oxigeno o el azufre, por ejemplo. Es decir, el metal, a través de la corrosión, retorna a la forma combinada formando óxidos, sulfuros, hidróxidos, etc, que es como los metales se encuentran habitualmente en la naturaleza por tratarse de formas termodinámicamente más estables. Desde el primer momento de su extracción, para lo cual es necesario cambiar las condiciones termodinámicas utilizando reductores, altas temperaturas, etc., el metal muestra una tendencia inherente a reaccionar con el medio ambiente (atmósfera, agua, suelo, etc.) retornando a la forma combinada. El proceso de corrosión es natural y espontáneo, y cuando mayor es la energía gastada en la obtención del metal a partir del mineral, tanto más fácilmente el metal revierte al estado combinado, es decir, tanto más favorecida temodinámicamente está la reacción de corrosión. Por corrosión también se entiende la pérdida de material de la superficie de un metal a consecuencia de la reacción electroquímica con otros del entorno que los rodean. A causa de la misma, los átomos metálicos pasan del estado metálico al no metálico, se oxidan. Este proceso corresponde, contemplando termodinámicamente, al paso de un estado ordenado rico en energía a uno menos ordenado, pobre en energía, y por ello más estable. Ataque corrosivo En todo ataque corrosivo tienen lugar en principio dos reacciones diferentes: en la parte anódica del proceso, en la cual el proceso de corrosión se reconoce inmediatamente, el metal, a causa de la diferencia de potencial que se origina, pasa al estado oxidado perdiendo un número equivalente de electrones según la ecuación. Los iones metálicos formados pueden disolverse en los electrólitos o bien depositarse sobre el metal después de reaccionar con componentes del medio atacante. Este proceso parcial anódico sólo prosigue mientas los electrones liberados son consumidos en un segundo proceso. Este proceso consiste en una reacción parcial catódica. En medios neutros o alcalinos se reduce el oxígeno a iones oxhidrilo según: que, por su parte, pueden reaccionar, por citar un ejemplo, con los iones metálicos, mientras que en medios ácidos, los iones hidrógeno se reducen al formar hidrógeno libre, que se desprende en forma de gas: Si dos metales diferentes cubiertos por un mismo medio, se ponen en contacto eléctrico, la parte catódica del proceso tendrá lugar en el metal más noble y la del proceso anódico en el menos noble. Se habla en ese caso de corrosión por contacto. Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 4-1
Ambas reacciones pueden tener lugar, no obstante, en un único metal; se habla entonces de "corrosión a la intemperie". Los procesos parciales catódico y anódico pueden seguir uno tras otro, en la interfase metal/disolución en intercambio continuo con una distribución estadística no ordenada de lugar e instante de los procesos (Fig. 15.1) Desde que el hombre empezó a utilizar instrumentos de metal se enfrentó a la corrosión y, aunque con el avance de los conocimientos ha podido defenderse mejor de ella, es un problema permanente. Los países industrializados invierten enormes sumas en la investigación y aplicación de métodos para prevenir la corrosión. Proceso de corrosión. Es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. Las características fundamentales de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el material pueda en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal. Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinámico electroquímico, indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima energía, siendo la corrosión por lo tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones. Corrosión en ambientes marinos. El progresivo deterioro de estructuras que se encuentran sumergidas y/o expuestas a la acción de la atmósfera marina constituye sin duda alguna un oneroso problema industrial. En efecto, pilotes de muelles y otras estructuras portuarias como ser grúas de carga/descarga, edificios en la cercanía del mar, etc, requieren un constante mantenimiento para conservarles en buen estado. A diferencia de los mecanismos de corrosión en agua dulce, desde un enfoque electroquímico debemos considerar la incidencia de las sales disueltas en el agua de mar y ambientes marinos. En forma predominante encontramos en el agua de mar cloruros de sodio y de magnesio. El cloruro de sodio se encuentra en agua de mar en una solución de 35.000 mg/lt (0.5 N) que lo sitúa en su máximo nivel corrosivo. La solución de NaCl mejora además las propiedades conductoras del electrolito posibilitando una reacción electroquímica más intensa. Hoy en día, se debe considerar además el efecto de la contaminación del agua de mar, especialmente en puertos. En efecto, en dichas aguas nos encontramos con importantes concentraciones de elementos oxidantes y orgánicos, producto de desechos industriales que son vertidos directamente en el mar o llegan a él a través de desembocaduras de ríos. Aquellas estructuras expuestas al rocío marino sufren también los efectos corrosivos de la solución de cloruros, los cuales son arrastrados por los vientos y depositados en el acero. Ciclos alternados de humedad, los cloruros son además higroscópicos posibilitan la formación de celdas galvánicas. La rigurosidad del ataque, producto del rociado marino depende de la cercanía de la estructura al mar. En atmósferas industriales severas con concentración alta de SO2 se recomiendan recubrimientos en base Zn para la protección del hierro y el acero, Al/Zn en diversas proporciones y Al puro dependiendo de las particularidades de cada aplicación. TIPOS DE CORROSIÓN La corrosión ocurre en muchas y muy variadas formas, pero su clasificación generalmente se basa en uno de los tres siguientes factores: 1. Naturaleza de la sustancia corrosiva. La corrosión puede ser clasificada como húmeda o seca, para la primera se requiere un líquido o humedad mientras que para la segunda, las reacciones se desarrollan con gases a alta temperatura. 2. Mecanismo de corrosión. Este comprende las reacciones electroquímicas o bien, las reacciones químicas. 3. Apariencia del metal corroído. La corrosión puede ser uniforme y entonces el metal se corroe a la misma velocidad en toda su superficie, o bien, puede ser localizada, en cuyo caso solamente resultan afectadas áreas pequeñas. La clasificación por apariencia, uniforme o localizada, será desarrollada en detalle debido a que abarca la Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 4-2
mayoría de los problemas que se presentan en los cerramientos fabricados de metales. Para ello requerimos del establecimiento de las diferencias entre la corrosión localizada de tipo macroscópico y el ataque microscópico local. En el ataque microscópico, la cantidad de metal disuelto es mínimo y puede conducir a daños muy considerables antes de que el problema sea visible. Los diferentes tipos de corrosión son: Uniforme Localizada La corrosión uniforme, es la más benigna porque se puede determinar experimentalmente su velocidad y permite hacer predicciones sobre la vida útil de una instalación. Usualmente la velocidad de corrosión uniforme se duplica cada 10ºC de aumento en la temperatura. La corrosión localizada en cambio, no permite hacer predicciones, su velocidad es impredecible y mucho mayor a la corrosión uniforme y es la más dañina. En la práctica, los distintos tipos de corrosión se dan juntos y se pueden presentar en sus diversas formas, en partes diferentes de una instalación. A continuación detallaremos cada una de ellas y sus distintos tipos. Corrosión uniforme El ataque uniforme sobre grandes áreas de una superficie metálica desprotegida contra los agentes ambientales es la forma más común de la corrosión y puede ser húmeda o seca, electroquímica o química, siendo necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura, para controlarla. En la figura 7 se puede apreciar como el ataque corrosivo es en toda la superficie expuesta. Ambiente Corrosión Sustratro o metal Corrosión localizada macroscópica Corrosión uniforme Figura 7 Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular. Corrosión localizada Se produce en algunos sectores del metal, es la más peligrosa. Se pueden distinguir los siguientes tipos de corrosión: Macroscópica Localizada A continuación se describen los tipos de corrosión localizada macroscópica más comunes y posteriormente detallaremos la mayoría de ellos: 1. Corrosión galvanica 2. Corrosión por erosión 3. Corrosión por fricción 4. Corrosión por agrietamiento 5. Corrosión por picadura 6. corrosión por exfoliación 7. Corrosión por ataque selectivo 8. Corrosión intergranular 9. Corrosión por esfuerzo 10. Corrosión por alta temperatura 11. Corrosión debido a vibración 12. Corrosión bacteriana 13. Otras Corrosión galvánica La corrosión galvánica se presenta, cuando dos metales disímiles están en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico y se encuentran expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado. Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica debiéndose notar que este tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro metal del par casi no sufre daño. Cuando dos metales humedecidos se ponen en contacto, forman una pila electroquímica. En esta pila el metal químicamente más activo hace de polo negativo (ánodo) y el menos activo, de polo positivo (cátodo). Como consecuencia, el metal más activo se corroe más rápidamente, protegiendo así al menos activo que no sufre ningún daño y se le denomina metal más noble. Este tipo de protección se llama protección anódica y el metal que hace de ánodo se llama metal de sacrificio. Por ejemplo cuando el hierro se recubre de Elaborado por Ing. Gregor Rojas CAPITULO 1 SECCION 4-3