Acero Galvanizado vs Zincado: Diferencias, normas, vida útil

Para una protección a largo plazo en exteriores, acero galvanizado en caliente es generalmente la mejor opción porque proporciona una capa más gruesa de aleación de zinc/hierro unida metalúrgicamente que suele ofrecer décadas de servicio sin mantenimiento; acero cincado (galvanizado) es el mejor para servicios interiores de corta a media duración, componentes con tolerancias finas o cuando se requiere un aspecto brillante y uniforme y un control dimensional estricto. Ambos sistemas protegen el acero mediante la acción sacrificial del zinc contra la corrosión, pero sus prestaciones, aspecto, coste y normas aplicables difieren sustancialmente.

Definiciones de acero galvanizado y cincado

• Acero galvanizado en caliente (HDG)Acero limpiado e inmerso en zinc fundido para formar un revestimiento de zinc adherido metalúrgicamente a la superficie del acero. El proceso produce una aleación estratificada de zinc/hierro más una capa exterior de zinc metálico.

• Acero cincado (galvanizado)Acero con un fino revestimiento de zinc depositado mediante corriente eléctrica a partir de una solución acuosa de sales de zinc. A veces se denomina "electrozincado", "zincado en bastidor" o simplemente "zincado". Los revestimientos de zinc electrodepositado suelen ser mucho más finos y se producen a temperaturas más bajas.

Estos dos grupos reflejan distintas familias de procesos que proporcionan diferentes estructuras de revestimiento, espesores, acabados y vidas útiles.

¿Cómo se fabrica cada revestimiento?

Galvanización en caliente (HDG)

• Preparación de la superficie: desengrasado, decapado, fundente.

• Inmersión en zinc fundido (normalmente ~450 °C).

• La reacción entre el hierro y el zinc crea una capa de aleación metalúrgica (intermetálica Fe-Zn) recubierta de zinc puro. Esta unión metalúrgica resiste la descamación y proporciona una sólida protección de sacrificio.

Galvanoplastia / Cincado (bastidor, tambor)

• Las piezas se limpian, se aclaran y, a continuación, se sumergen en un electrolito de zinc. La electricidad deposita zinc en el acero.

• El revestimiento es de zinc metálico sin las mismas capas gruesas de aleación Fe-Zn que se forman en la HDG. El revestimiento típico se produce a temperatura ambiente o a temperaturas moderadas. El espesor está estrechamente controlado por el tiempo y la densidad de corriente. La norma ASTM B633 define las clases y los tipos de acabado.

Otros procesos del zinc (breve)

• ElectrogalvanizadoCincado galvánico sobre chapa de acero (utilizado para bobinas y chapas de automoción). Más fino que el HDG, pero a menudo más uniforme.

• SherardizaciónProceso de difusión a alta temperatura mediante polvo de zinc; adecuado para piezas pequeñas de geometría compleja.
  Cada proceso produce una microestructura diferente que afecta a la adherencia, la ductilidad y el comportamiento frente a la corrosión.

Espesor del revestimiento, clases y significado práctico

El grosor del revestimiento determina la vida útil. Rangos típicos (generalizados; los valores específicos dependen de la geometría de la pieza y de las especificaciones):

• Galvanizado en caliente (lote/fabricación)Espesor del revestimiento: normalmente de decenas a cientos de micras (para elementos estructurales, el espesor típico del revestimiento para acero de 1/4″ puede ser de 75-100 µm; más grueso para secciones pesadas). El tiempo hasta el primer mantenimiento varía aproximadamente con el grosor.

• Cincado galvánico (clases ASTM B633): Fe/Zn 5, 8, 12, 25 - los números significan micras nominales (5 µm, 8 µm, 12 µm, 25 µm). Las piezas chapadas típicas para uso interior están en el rango de 5-12 µm. La norma ASTM B633 indica los tipos de acabado y las clases de resistencia a la corrosión.

Implicaciones prácticas: Un tornillo chapado con un recubrimiento de 5-8 µm se corroerá mucho más rápido a la intemperie que un tornillo HDG con un recubrimiento de 70-100 µm. El mayor espesor y la aleación del HDG prolongan mucho más la vida útil en atmósferas agresivas.

Longevidad y "tiempo hasta el primer mantenimiento"

La Asociación Americana de Galvanizadores elaboró una tabla de "Tiempo hasta el primer mantenimiento" (TFM) aceptada por la industria. Para el acero estructural que cumple la norma ASTM A123, los revestimientos HDG sobre acero de 1/4 de pulgada pueden proporcionar muchas décadas de tiempo hasta el primer mantenimiento en atmósferas típicas - se citan cifras como ~70+ años en algunas exposiciones industriales para revestimientos suficientemente gruesos y climas típicos. Se trata de estimaciones basadas en pruebas derivadas de exposiciones reales y modelos predictivos.

Por el contrario, las piezas de zinc galvánico se destinan generalmente a ambientes interiores o a usos protegidos en el exterior. Sus revestimientos más finos se corresponden con una vida útil en exteriores mucho más corta; en atmósferas salinas o de alta humedad, las piezas chapadas pueden empezar a mostrar óxido blanco u óxido rojo en cuestión de meses o unos pocos años, dependiendo del grosor y del tratamiento posterior.

Normas y especificaciones

Cite siempre la cláusula ASTM/ISO aplicable cuando especifique la adquisición. Utilice la especificación que coincida con el entorno y la manipulación mecánica previstos.

Mecanismos de corrosión y "autocuración"

• El zinc protege el acero de dos maneras: es un barrera y proporciona protección catódica de sacrificio (el zinc se corroe preferentemente, protegiendo el acero expuesto a los arañazos hasta que el zinc se consume).

• La capa de aleación formada durante el HDG ofrece una mejor "autocuración" en bordes cortados o pequeños arañazos, ya que los intermetálicos zinc/hierro permanecen adheridos y pueden proteger galvánicamente el acero cercano.

Los recubrimientos galvánicos, al ser más finos y estar menos aleados, proporcionan menos reserva de sacrificio. La pasivación con cromo o trivalente y los recubrimientos orgánicos pueden mejorar el rendimiento a corto plazo, pero no pueden sustituir a la ventaja de vida útil que proporcionan los recubrimientos HDG más gruesos.

Aspecto, acabado y tratamientos posteriores

• CincadoEl acabado de la chapa es: normalmente brillante, uniforme y liso. Después del revestimiento, la pasivación (trivalente o hexavalente en procesos más antiguos), los cromatos transparentes o coloreados y las lacas proporcionan color y resistencia adicional a la corrosión. Ideal cuando el aspecto es importante: tornillos arquitectónicos, herrajes para electrodomésticos.

• Galvanizado en calienteGris mate característico, a veces con dibujos de "lentejuelas" en galvanizado continuo. La superficie es más gruesa y rugosa. A menudo se pinta por razones estéticas o para aumentar la resistencia a la corrosión.

Tratamientos posteriores: en ambos procesos se suele utilizar la pasivación con cromatos (los talleres modernos prefieren los cromatos trivalentes debido a las normas medioambientales), lacas transparentes o recubrimientos en polvo para una protección combinada.

Consideraciones mecánicas, fabricación y soldadura

• Control dimensionalGalvanoplastia : la galvanoplastia proporciona tolerancias más ajustadas; las piezas chapadas rara vez cambian drásticamente las dimensiones de la pieza. El HDG añade un grosor de revestimiento significativo y puede alterar el ajuste de las roscas o las características de tolerancia ajustada. Para las roscas, las opciones incluyen el recubrimiento previo de las roscas después del roscado, el uso de roscas sobredimensionadas y su posterior corte, o métodos de laminado de roscas que tienen en cuenta el recubrimiento.

• Soldadura y reparaciones sobre el terrenoSoldadura de acero galvanizado: la soldadura de acero galvanizado emite humos de óxido de zinc; puede ser necesario esmerilar/pintar localmente o volver a galvanizar los bordes cortados. El HDG es más difícil de reparar sobre el terreno que las simples pinturas de retoque, pero pueden utilizarse compuestos galvanizantes en frío (pinturas ricas en zinc) para restaurar cierta protección.

• Conformado en frío y plegadoRecubrimientos galvánicos : los recubrimientos galvánicos son finos y siguen mejor la deformación; el HDG puede agrietarse en caso de deformación severa a menos que el proceso y las capas de aleación sean apropiados.

Aplicaciones típicas y opciones recomendadas

Para servicios críticos o de larga duración en exteriores, elija HDG o acero inoxidable. Para aplicaciones interiores o decorativas de corta duración, el galvanizado suele ser la opción más rentable.

Coste, plazo y escalabilidad

• CosteLos procesos galvánicos suelen costar menos por pieza en el caso de lotes pequeños y piezas finas, pero el coste aumenta con la preparación, la manipulación de las piezas y el tratamiento posterior. El HDG tiene un coste por unidad de material y energía más elevado, pero suele tener un coste de ciclo de vida más bajo en aplicaciones exteriores, ya que se reduce el mantenimiento.

• Plazo de entregaTalleres de revestimiento: los talleres de revestimiento pueden procesar pequeñas series rápidamente. Las calderas HDG por lotes y la manipulación para grandes fabricaciones requieren programación y pueden tener plazos de entrega más largos. Para las bobinas, los procesos continuos son rápidos. Hay que tener en cuenta la cadena de suministro y si el roscado o las tolerancias estrictas requieren una atención especial.

Reparación, retoque y mantenimiento

• Pinturas de galvanización en frío ricas en zincútiles para reparaciones puntuales, cabezas de tornillos y bordes cortados. No son sustitutos completos de un HDG adecuado en grandes áreas dañadas, pero proporcionan una protección de sacrificio en pequeñas reparaciones.

• Recauchutado o regalvanizado: A veces es necesario para prolongar la vida útil; el HDG requiere procedimientos de reelaboración y pretratamiento. La galvanoplastia se puede decapar y volver a revestir en entornos de taller.

• Régimen de inspecciónpara HDG en infraestructuras críticas, los ciclos de inspección periódica siguen las especificaciones del proyecto y las expectativas del TFM. Para piezas chapadas en entornos más duros, programe comprobaciones más frecuentes.

Cuadro comparativo de referencia rápida

Lista práctica de selección (ingeniero/comprador)

1. Entorno de servicioInterior seco → chapado a menudo aceptable; exterior, costero, industrial → HDG o inoxidable.

2. Vida útil necesaria antes del mantenimientosi son décadas, elige HDG. (Utilice el gráfico TFM para obtener estimaciones precisas).

3. Tolerancia y ajustesi hay roscas o ajustes estrechos, considere el chapado o el mecanizado posterior.

4. Requisito estéticochapado con pasivación decorativa o lacados pueden ser preferibles.

5. Conformado mecánico/soldadura después del revestimiento: elija un proceso que tolere la secuencia de fabricación.

6. Normas exigidas por el cliente o las autoridadesespecificar explícitamente ASTM A123 o B633.

Cartografía y grosor de las normas → vida útil

Asignación de normas

Espesor del revestimiento → aplicación aproximada

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es mejor: galvanizado o cincado para tornillos de exterior?
Para tornillería de exterior, los tornillos galvanizados por inmersión en caliente suelen superar a los tornillos cincados debido al mayor espesor del recubrimiento y a la mayor reserva de sacrificio. Para entornos extremadamente corrosivos o marinos, considere tornillería inoxidable o HDG más recubrimientos protectores.

2. ¿Se puede pintar sobre acero galvanizado o chapado?
Sí. El acero galvanizado suele aceptar la pintura con una preparación adecuada de la superficie (grabado o imprimación especial). Las piezas galvanizadas aceptan fácilmente la pintura, aunque la adherencia depende del proceso de galvanizado y de la pasivación. Utilice las imprimaciones recomendadas por el fabricante.

3. ¿Es el cincado antioxidante?
Ningún revestimiento es totalmente "a prueba de óxido". El zincado proporciona resistencia a la corrosión por acción sacrificial y comportamiento de barrera, pero las piezas chapadas con revestimientos finos acabarán corroyéndose en condiciones exteriores duras. Especifique la clase de revestimiento para la exposición prevista.

4. ¿Se pueden reparar sobre el terreno los revestimientos galvanizados?
Las pequeñas reparaciones pueden realizarse con pinturas ricas en zinc o compuestos de galvanización en frío. Las grandes reparaciones pueden requerir una reparación o sustitución; los métodos exactos dependen de las especificaciones del proyecto.

5. ¿Qué ensayos de inspección verifican los revestimientos de zinc?
Las pruebas más comunes incluyen el espesor del revestimiento (medidores magnéticos de espesor), pruebas de adherencia y pruebas de niebla salina para acabados chapados (según los requisitos de ASTM). En el caso del HDG, la inspección visual y las comprobaciones puntuales del espesor se ajustan a la norma ASTM A123.

6. ¿El galvanizado o chapado afectará al roscado?
El HDG puede alterar el ajuste de las roscas debido al revestimiento más grueso. Opciones: reducir el tamaño de las roscas antes del revestimiento, cortar las roscas después del revestimiento o utilizar tuercas sobredimensionadas. La galvanoplastia suele tener un efecto insignificante si se controla el espesor.

7. ¿Qué norma debo indicar en una orden de compra?
Si HDG: ASTM A123. Si es galvanoplastia: ASTM B633y especifique la clase (Fe/Zn 8, 12, etc.) y cualquier requisito de cromatización/pasivación.

8. ¿Cómo cambia el entorno la elección?
La humedad elevada, la salinidad costera y la contaminación industrial aceleran la pérdida de zinc. Para la exposición costera/industrial, prefiera HDG o acero inoxidable.

9. ¿Se puede hacer decorativo el cincado?
Sí, el cincado brillante seguido de la pasivación con cromatos coloreados o transparentes y lacas produce acabados decorativos al tiempo que conserva cierta resistencia a la corrosión.

10. ¿Existen problemas medioambientales o normativos?
Los antiguos métodos de pasivación con cromatos utilizaban cromo hexavalente, que ahora está restringido. Muchos proveedores han cambiado a pasivados de cromato trivalente o sin cromato. Verifique los controles químicos del proveedor y su cumplimiento.

Ejemplo de pliego de condiciones para la contratación pública

Suministrar acero estructural galvanizado en caliente según ASTM A123, espesor medio mínimo del revestimiento 100 µm en secciones de 1/4 de pulgada. Reparar o retocar según las recomendaciones de AGA. Para las fijaciones, suministre galvanizado en caliente según ASTM F2329 o zincado electrolítico según ASTM F1941 con clase Fe/Zn12 si el comprador acepta las fijaciones chapadas.

Incluya siempre en los pedidos la clase de acabado, el tipo de pasivado y las pruebas de aceptación.

Notas prácticas finales y compensaciones

• El concepto de ciclo de vida es rentableEl mayor coste inicial del HDG se amortiza a menudo con un menor mantenimiento y una mayor vida útil cuando se utiliza en exteriores. Utilice la tabla AGA TFM para estimar los años hasta el primer mantenimiento para un espesor de revestimiento y una zona climática determinados.

• Apariencia frente a durabilidadLas piezas chapadas ganan en estética; el HDG gana en robustez. Elija según las prioridades del proyecto.

• Las normas son importantesAdquisición clara: mencione las especificaciones ASTM/ISO exactas y las clases de revestimiento.

Referencias autorizadas

• American Galvanizers Association - Tiempo hasta el primer mantenimiento (TFM) y orientación sobre la vida útil
• American Galvanizers Association - Zinc Plating (visión general y resumen de ASTM B633)
• ASTM A123 / A123M - Recubrimientos de zinc (galvanizado en caliente) en productos de hierro y acero (ASTM oficial)
• ASTM B633 - Recubrimientos electrodepositados de zinc sobre hierro y acero (oficial ASTM)