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Preparación de Superficies con Abrasivos Diciembre, 2008.

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1 Preparación de Superficies con Abrasivos Diciembre, 2008

2 Contenido Introducción Normas de referencia Definiciones Grados de Corrosión Ambiental Padrones de Limpieza Procedimientos de Limpieza Rugosidad / perfil / patrón de anclaje Características de los abrasivos Preparación deficiente Estándares ISO y ISO Salud y seguridad Análisis de los métodos de limpieza a chorro Tipos de abrasivos Análisis comparativo Silicato de Aluminio

3 Introducción La preparación de las superficies es un factor clave para el éxito en el proceso de mantenimiento y pintura de superficies. Una buena preparación de superficie y la correcta aplicación de la pintura anticorrosiva como base, se traducirá en una reducción de costos de mantenimiento y hará que tengan un mayor ciclo vida. En caso contrario de una falla en la preparación de las superficies, tendrán efectos posteriores el mal rendimiento en las inversiones de mantenimiento como son el dinero invertido y los paros de plantas mas frecuentes y reducción de vida de los equipos. Una buena y correcta preparación de una superficie va a prolongar la vida de los recubrimientos logrando reducir los paros de planta y trabajos preparativos.

4 NORMAS DE REFERENCIAS SIS Swedish Standards Institution ASTM-D-2200 American Society for Testing and Materials SSPC-VIS-1-67-T Steel Structures Painting Coucil NRF-053-PEMEX-2006 ISO 9000 Métodos de Preparación de Superficie DescripciónSSPCNACE SISCFEPEMEX Limpieza con SolventesSP-1--- SOLQ Limpieza ManualSP-2--- Si2PMALM Limpieza MecánicaSP-3--- Si3PMOLM Limpieza con FlamaSP-4--- Limpieza a Metal BlancoSP-5No. 1 Sa3PARLA (A) Limpieza ComercialSP-6No. 3 Sa2PACLA (B) Limpieza a RáfagaSP-7No. 4 Sa1PAR--- Limpieza con Acido (Decapado-Pickling) SP-8--- PQLQ Limpieza cercana a Metal Blanco SP-10No. 2 Sa2 1/2PACB--- Limpieza con Vapor --- LV Limpieza con Solventes --- LDE---

5 DEFINICIONES Corrosión Ambiental – Se denomina corrosión ambiental al fenómeno de disgregación de la capa de laminación por la oxidación de las superficies de acero al carbono (AC) expuestas a la intemperie. Capa de Laminación. – Es una capa de óxido de fierro (FeO, FeO, Fe0) de textura muy dura, siendo gradualmente más pobre en oxígeno a medida que se acerca al metal. Padrón de Anclaje o adherencia. – Es la rugosidad o perfil de una superficie posterior a la limpieza. Se mide de la parte más baja, (de la depresión más profunda) hasta el punto más alto de la saliente. Se mide en mills, que corresponde a un milésimo de pulgada, por tanto, 1 mills equivale a 0,025 milímitros

6 Grade_AGrade_BGrade_CGrade_D Grados de Corrosión Ambiental GRADODESCRIPCIÓN ASuperficie de acero con poca corrosión y con perfil de anclaje BSuperficie de acero con inicio de corrosión y fallas en perfil de anclaje C Superficie de acero con el perfil de anclaje perdido corroido con pequeñas picaduras a simple vista D Superficie de acero con el perfil de anclaje perdido corroído con picaduras en general a simple vista

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9 Padrones de Limpieza CORRESPONDENCIA ENTRE DIFERENTES NORMAS Swedish Standard SIS Steel Structures Painting Council SS PC British Standard BS Ship Building Research Assoc. of Japan YSRA SPSS Chorreado a metal blancoSa 3SP 51 CalidadSd 3 Chorreado a metal casi blancoSa 2 1/2SP 102 CalidadSd 2 Chorreado comercialSa 2SP 63 CalidadSd 1 Chorreado ligeroSa 1SP 7 Limpieza mecánicaSt 3SP 3 Limpieza manualSt 2SP 2 Limpieza con disolventeSP 1 Limpieza con ácidoSP 8

10 ISOSSPCNACE Sa 1=SSPC-SP-7 (Ligera con chorro Abrasivo) Sa 2=SSPC-SP-6NACE 3 (Comercial con chorro Abrasivo) Sa 2½ =SSPC-SP-10NACE 2 (Metal casi blanco con chorro Abrasivo) Sa 3=SSPC-SP-5NACE 1 (Metal Blanco con chorro Abrasivo) Padrones de Limpieza

11 LIMPIEZA RAFAGA.- La superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido flojo, escama de laminación floja, recubrimiento flojo excepto que el óxido, escama de laminación y recubrimientos adheridos pueden permanecer en la superficie. LIMPIEZA COMERCIAL.- su aspecto es intermedio entre los dos tipos de limpieza y no deber mostrar oxido o herrumbre, residuos de pintura, aceite, grasa u otra materia extraña LIMPIEZA A METAL BLANCO.- se obtiene una superficie gris claro uniforme, eliminando totalmente cualquier contaminante de los mencionados anteriormente Padrones de Limpieza Grado SA-1Grado SA-2 Grado SA-2½Grado SA-3 ISO Certificación visual de la superficie LIMPIEZA AL METAL CASI BLANCO La superficie deberá estar libre de grasa, aceite, polvo, óxido, escama de laminación, recubrimiento viejo o cualquier otro contaminante. El acabado presenta ligeras manchas, vetas y decoloraciones en no más del 5%.

12 Suplemento ISO Grados de preparación Sa Ejemplos de Sa 3, utilizando varios abrasivos Plato de acero con un grado C de corrosión Municiones de acero de alto carbón S – 530 HV (grados de dureza vickers) Granalla de acero G – 530 HV Granalla de acero G – 950 HV Granalla de hierro G 070 Granalla de escoria de cobre Granalla de escoria de carbón Padrones de Limpieza

13 Procedimientos de Limpieza

14 Material con corrosión; la corrosión se interna en los cráteres de la superficie. El sandblast remueve toda la corrosi ó n, inclusive aquella de los cr á teres m á s profundos sin desgastar de manera importante el material. Adem á s, proporciona a la superficie un acabado marcado que sirve de anclaje para volver a recubrir. Los esmeriles no eliminan todo el ó xido, para removerlo de la superficie, deben esmerilar o lijar tan profundo como lo sea el cr á ter mas profundo. En muchos casos, esto podr í a debilitar las estructuras.

15 Rugosidad / perfil / patrón de anclaje La rugosidad nos va ayudar con el anclaje del recubrimiento y adehesión de la pintura. La rugosidad se obtiene por dos principales factores: – Método de la preparación de la superficie – Tipo de abrasivo seleccionado para la limpieza Entre mas burda quede la superficie mayor pintura será necesaria. Los parámetros usados para definir la rugosidad son: Rt, Rz de Ra

16 Parámetro de Rugosidad Ra: Es el promedio de los valores absolutos de la desviación de la línea central base de medición en una muestra longitudinal. Preparación del perfil de anclaje en la superficie

17 Parámetro de Rugosidad Rt: Distancia del pico mas alto al valle mas bajo de la muestra. Preparación del perfil de anclaje en la superficie

18 Parámetro de rugosidad Rz: Promedios de la distancias máximas de Picos y Valles de las muestras. Preparación del perfil de anclaje en la superficie

19 Parámetro de rugosidad Rz: Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z5 Rz = 5 (si el número de muestras es n=5) Zi = distancia del pico mas alto al valle mas bajo de la muestra. Preparación del perfil de anclaje en la superficie

20 Hay otros cinco grados disponibles de fino a grueso Tipo Tamaño en mm Perfil en mils Tipo A mm 1.5 – 2.5 Tipo A mm 2.0 – 3.0 Tipo B mm 3.0 – 5.0 presión en la boquilla a 650 KPA (100 PSI) Preparación del perfil de anclaje en la superficie

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22 Limpieza a chorro con abrasivos EUROGRIT A2 Ra 10.0 – 11.0 µm Rt 60 – 80 µm Rz 50 – 60 µm Ra 10.0 – 11.0 µm Rt 60 – 80 µm Rz 50 – 60 µm EUROGRIT A3 Ra 9.5 – 15 µm Rt 75 – 125 µm Rz 50 – 75 µm Ra 9.5 – 15 µm Rt 75 – 125 µm Rz 50 – 75 µm EUROGRIT B2 Ra 14 – 21 µm Rt 110 – 140 µm Rz 75 – 110 µm Ra 14 – 21 µm Rt 110 – 140 µm Rz 75 – 110 µm

23 EUROGRIT A3 Ra 9.5 – 15 µm Rt 75 – 125 µm Rz 50 –75 µm EUROGRIT X Ra 11 – 14 µm Rt 75 – 100 µm Rz 54 – 66 µm EUROGRIT B2 Ra 14 – 21 µm Rt 110 – 140 µm Rz 65 – 95 µm Limpieza a chorro con abrasivos

24 Partículas angulares rasgan el recubrimiento y dejan texturas marcadas Partículas esféricas golpean la superficie, fracturan el recubrimiento sin dejar una textura marcada Revise que la relación entre el diámetro de su esprea y el diámetro de su boquilla sean los adecuados Perfiles de los Abrasivos

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26 Características de los abrasivos Tamaño – El tamaño de las partículas del abrasivo es sumamente importante para lograr un patrón de textura consistente al aplicar el chorro de abrasivo en la superficie. Forma – Las diferentes formas en los abrasivos ofrecerán diferentes perfiles en la superficie siendo las dos principales configuraciones de los abrasivos la angular y las esférica. – Densidad – Esta es la característica menos determinante que se tiene que tomar en cuenta para realizar un trabajo de sandblast, a menos que la diferencia de densidades sea muy amplia entre los distintos materiales. En la medida en que el material sea más denso, será mayor la energía con que se impacte contra la superficie. Dureza – La dureza del abrasivo determinará su efecto sobre la superficie que va a ser sandblasteada. Fragilidad – Con fragilidad nos referimos a la tendencia del abrasivo a fragmentarse en partículas más pequeñas como consecuencia del impacto, mientras más frágil sea el abrasivo, menos veces puede ser reutilizado y más polvo generará.

27 Tamaño Abrasivo Profundidad del Anclaje (mils.) Arena muy fina (80 mallas)1.5 Arena fina (40 mallas)1.9 Arena mediana (18 mallas)2.5 Gravilla de Acero G-50 (25 mallas)3.3 Gravilla de Acero G-40 (18 mallas)3.6 Gravilla de Acero G-25 (16 mallas)4.0 Gravilla de Acero G-1 6 (13 mallas)8.0

28 Forma

29 Dureza Si el abrasivo es más duro que el sustrato, dejará un perfil sobre la superficie. Si es más suave que la superficie, pero más dura que el recubrimiento, solamente removerá el recubrimiento. Si es más suave que el recubrimiento, solamente limpiará la contaminación de la superficie sin remover el recubrimiento. La dureza del abrasivo está medida en la escala de Mohs siendo 1 tan suave como talco y 10 materiales tan duros como el diamante. DurezaMineralComentario Composición química 1TalcoSe puede rayar fácilmente con la uñaMg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 2Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad CaSO 4 ·2H 2 O 3Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre cobre CaCO 3 4FluoritaSe puede rayar con un cuchilloCaF 2 5Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH-,Cl-,F-) 6OrtoclasaSe puede rayar con una lija de aceroaceroKAlSi 3 O 8 7CuarzoRaya el vidrioSiO 2 8TopacioRaya a todos los anterioresAl 2 SiO 4 (OH-,F-) 2 9CorindónZafirosZafiros y rubíes son formas de corindónrubíesAl 2 O 3 10DiamanteEs el mineral natural más duroC

30 Fragilidad La arena sílica es extremadamente frágil debido a su composición de cuarzo y nunca debe ser reutilizada. En el primer uso, más del 70% de la arena se convierte en polvo desprendiendo peligrosas partículas de sílice, la gente expuesta al polvo de sílice, puede contraer una enfermedad llamada silicosis. La mayoría de los abrasivos fabricados y derivados de un producto, pueden ser reciclados varias veces, al igual que algunos abrasivos naturales como el granate y el pedernal. La escoria de carbono cobre y níquel se fractura en partículas más pequeñas que pueden ser reutilizadas. La granalla de acero puede ser efectivamente reciclada unas 200 veces o más. Muchas variables afectan el reuso que se de al abrasivo, dentro de éstas están: la presión de aire, dureza de la superficie y la eficiencia del equipo para sopleteo con chorro de abrasivo.

31 Consecuencias de una preparación deficiente de superficies: Falla de adhesión Burbujeo Eflorescencia Carcomer Preparación deficiente

32 Falla de adhesión: Superficie sin el perfil o la rugosidad incorrecta Falla de adhesión - Burbujeo - Efflorescencia - Carcomer Preparación deficiente

33 Burbujeo: Superficies con restos de material orgánico Falla de adhesión - Burbujeo- Efflorescencia - Carcomer Preparación deficiente

34 Eflorescencia: Contenido de sales y cloruros Falla de adhesión - Burbujeo - Eflorescencia – Carcomer Preparación deficiente

35 Carcomer: Contenido de sales y cloruros, restos de óxidos Falla de adhesión - Burbujeo- Efflorescencia - Carcomer Preparación deficiente

36 Estándares Abrasivos no metálicos: ISO (estandares) ISO (metodos de pruebas)

37 Estándar – Escoria de carbón ISO Tabla 1 -- Distribución del tamaño de los granos Rango de los tamaños de granomm 0.2 a a a a a a a a a 2.8 Excedidos Tamaño del tamizmm Residuos en % /m/m)max.10% Tamaño nominal Tamaño del tamizmm Residuos en % /m/m)max.85% 80% Menores Tamaño del tamizmm Residuos en % /m/m)max.5% 10% Por acuerdo entre las partes interesadas, los abrasivos de diferentes tamaños pueden mezclarse. Detalles de las diferentes proporciones del tamaño nominal, de los excedidos y menores de tamaño deberá ser especificado. El tamaño máximo no debe de exceder de 3.15mm y la proporción de de los granos menores a 0.2mm no debe exceder de 5%(m/m)

38 Estándar – Escoria de carbón ISO Tabla 2 – Requerimientos particulares para abrasivos de escoria de carbón PropiedadRequerimientoMétodo de prueba Tamaño y distribución de los granosVer tabla 1ISO Densidad aparente kg/m³ [kg/dm³] (2.4a 2.6) x 10³ [2.4a 2.6] ISO Dureza en Mohs*Min 6ISO Humedad %(m/m)Máx. 0.2ISO Conductividad de estractos acuosos mS/mMáx. 25ISO Cloruros solubles en agua %(m/m)Máx ISO *Se puede utilizar otro método para especificar la dureza, entre las partes interesadas deberán especificar un apropiado mínimo requerido.

39 Salud y seguridad Por lo tanto el uso de la arena como abrasivo se prohibió en Holanda y en la mayoría de los países del mundo a partir de Silica libre Silicosis

40 Salud y seguridad Contenido máximo de Silica libre : 1% Silica libre Eurogrit silicato de aluminio : < 0.1%

41 Salud y seguridad No debe de contener mas del 1.8% de su peso en partículas de 5 micras o menos después de utilizar el abrasivo. California Environmental Protection Agency / AIR RESOURCES BOARD

42 Salud y seguridad Metales pesados - No Metales pesados / elementos tóxicos Elementos tóxicos - No Concentraciones de metales en el ambiente - No No dañino al medioambiente

43 Métodos de limpieza a chorro Consideraciones para la selección del método 1. Condición inicial de la superficie 2. Factibilidad práctica Condiciones operativas, si hay aire limpio y no hay humedad se pedirá Sa3 Fechas objetivo Consideración de la protección de la salud, seguridad y medio ambiente Generación de polvo Cantidad de agua requerida Factibilidad de aplicar flama 3. La preparación de la superficie es completa o parcialmente 4. Grado de preparación deseado 5. Sistema de la capa base de protección aplicado a la superficie 6. Consideraciones económicas 7. Requerimientos particulares

44 Métodos de limpieza a chorro Métodos Silicato de Aluminio Eurogrit Producción con Silicato de Aluminio mt2/hr Consumo de Silicato de Aluminio Eurogrit kg/mt2, D 2½ (sin reciclaje) Recomendaciones Mantenimiento de tanques de almacenamiento y ductos Grados de preparación Observaciones Chorro de arena o abrasivo a presión, seco SI Altamente recomendado SA-3 Se utiliza en producciones discontinuas, en estructuras, en superficies con diferentes grados de corrosión. Antes de aplicarse es necesario limpiar la superficie de grasa, sales y contaminantes. Es importante que el abrasivo utilizado cumpla con las normas de emisión de polvos. Chorro de arena o abrasivo a presión, húmedo SI Recomendado SA-3 Se utiliza para controlar la disminución de la generación de polvos y residuos. El consumo de agua es de 15 a 20 lts/hr. Se requiere agregar al agua inhibidores de corrosión. La aplicación es similar a la de Chorro a presión seco. Chorro de agua a alta y ultra alta presión NO No Recomendado A, B SA-3 C, D 2½ Se tiene que contar con suficiente agua libre de sales, además de agregarle inhibidores compatibles con el recubrimiento a aplicar. En necesario secar la superficie antes de poner el recubrimiento primario, no se logra el perfil de anclaje.

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47 Consumo y reciclaje Factores que inciden en el consumo 1.Condición inicial de la superficie 2.Grado de la preparación de la superficie requerida 3.Grado de anclaje solicitado por proveedor de pintura 4.Selección del tamaño y forma del abrasivo –Entre mas grueso mayor producción en mt2/hr, se recomienda para aceros corroídos y con muchas capas de pintura –Entre mas fino, menor consumo de pintura, se recomienda para aceros nuevos –Una mezcla de granos gruesos y finos sería lo mejor 5.Habilidad del operador 6.En ángulo de ataque y distancia de la boquilla a la superficie 7.La correcta preparación del equipo de chorreo: – presión en la boquilla, –diámetro de la boquilla, –diámetro y distancia de la manguera, –capacidad del compresor de aire

48 Análisis comparativo

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50 Eurogrit Eurogrit es una granalla de silicato de aluminio para la limpieza a chorro obtenida de la escoria de carbón utilizadas en las termoeléctricas. Limpieza a chorro de superficies de aceros y hormigón, eliminando las escamas metálicas, óxido, pinturas viejas, suciedad etc. Aplicable para la obtención de superficies SA-3, SA-2½ y SA-2, también como chorreo ligero.

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53 Norma de Pemex NRF-053-PEMEX-2006

54 ISO :1993 La norma ISO se refiere a los abrasivos provenientes de la escoria del carbón como es el caso de EUROGRIT Silicato de Aluminio. Preparación de los substratos de acero antes del uso de pinturas y de productos relacionados -- Especificaciones para los abrasivos no- metálico del blast-cleaning -- Parte 4: Escoria del horno del carbón. En la siguiente tabla se muestran los parámetros que pide el ISO para CoalSlag y los resultados EURIGRIT (Se anexa certificado).

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56 Cumplimiento de las normas de SEMARNAT Análisis para determinar sus características de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad e inflamabilidad de acuerdo a los procedimientos y parámetros de las normas: NOM-052-SEMARNAT/93 Y NOM-053-SEMARNAT/93.

57 California Enviromental Protection Agency No debe de contener mas del 1.8% de su peso en partículas de 5 micras o menos después de utilizar el abrasivo.

58 California Enviromental Protection Agency

59 Eurogrit vs Arena Sílica

60 Consumo y reciclaje Reciclaje ¿Se puede reciclar el Silicato de Aluminio de Eurogrit?

61 Consumo y reciclaje Reciclaje? Si, pero hay que tomar en cuenta: 1. Riesgo de contaminación, el abrasivo debe de limpiarse adecuadamente 2. Reciclajes = manejo adicional = costos extras 3. Debe añadirse entre un 30 a 40 % de material nuevo cada vez 4. Se debe de obtener el consentimiento de su cliente y/o del proveedor de recubrimiento/pinturas de usar material reciclado para mantener la garantía.

62 Consumo y reciclaje Estado inicial Clasificación grado corrosión Estado final grado de limpieza Consumo de Silicato de Aluminio Consumo Neto de Silicato de Aluminio Neto con reciclaje. (Factor de reposición del 35%) Acero nuevo A Sa 2½ Metal casi blanco con chorro Abrasivo 25 a 30 kgs / m² 8.75 a 10.5 kgs / m² Corrosión normal C Sa 2½ Metal casi blanco con chorro Abrasivo 30 a 40 kgs / m² 10.5 a 14.0 kgs / m² Severamente corroído D Sa 2½ Metal casi blanco con chorro Abrasivo 40 a 50 kgs / m² 14.0 a 17.5 kgs / m²


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