CARACTERISTICAS

     A la fecha se han desarrollado una gran diversidad de recubrimientos cuya formulación o composición obedece a la resolución de un problema especifico en tal forma se puede hablar de recubrimientos anticorrosivos cuya finalidad es proteger un substrato de un medio corrosivo y se puede hablar de pinturas arquitectónicas las cuales se utilizan esencialmente para fines decorativos. Mientras los primeros, con fines de formulación, requieren de uso de resinas y pigmentos altamente resistentes que permitan una alta eficiencia de protección, los segundos utilizan materias primas de menor resistencia que permiten obtener una gran diversidad de colores, tonos y efectos especiales.

     En este trabajo se discute lo concerniente a recubrimientos anticorrosivos por ser de mayor interés en Petróleos Mexicanos. A partir del procedimiento que requiere el recubrimiento para alcanzar sus propiedades o características de operación o comportamiento, una clasificación de los mismos se establece en la siguiente forma:

a) SECADO AL AIRE, UN SOLO COMPONENTE.

La primera etapa considera una eliminación de solventes por evaporación a temperatura ambiente, posteriormente por una interacción con el aire las moléculas de las resinas se unen o polimerizan en forma entrelazada dando lugar a películas relativamente continuas de resina-pigmento.

Los recubrimientos alquidalicos, vinílicos y acrílicos son ejemplos de este tipo.

b) SECADO AL AIRE, DOS COMPONENTES.

Nuevamente la primera etapa es una eliminación de solventes a temperatura ambiente desarrollándose simultáneamente una reacción de enlazamiento tridimensional entre las resinas de cada uno de los componentes una de las cuales se denomina comúnmente catalizador. El tiempo requerido para que se lleve a cabo esta reacción de " curado" o polimerización es del orden de 5 a 7 días, superior a la etapa de eliminación de solventes, por lo tanto el recubrimiento no debe ponerse en operación en medios corrosivos fuertes o de inmersión antes de ese tiempo los recubrimientos epoxicos y de Poliuretanos secan y curan en esta forma.

c) CURADO A ALTA TEMPERATURA.

La primera etapa considera la eliminación de solventes a temperatura ambiente, posteriormente y ante la incapacidad de la resina para reaccionar con el aire a bajas temperaturas, es necesario exponer el recubrimiento a temperaturas arriba de 100 °C, lográndose en esa forma el entrelazamiento o curado requerido para alcanzar las características de operación o protección. Dentro de este procedimiento de curado se incluye los recubrimientos de horno que posterior a su curado, trabajan a temperatura ambiente, y los recubrimientos resistentes a altas temperaturas utilizados en la protección de instalaciones que operan a temperaturas muy superiores a la ambiente.

     Otra clasificación de los recubrimientos muy usual se establece considerando el tipo de resina usada en la fabricación de los mismos. Dado que la resistencia del recubrimiento y por lo tanto su eficiencia de protección contra la corrosión dependen esencialmente de las características y propiedades de los componentes de la película seca, representados por la resina y el pigmento, con frecuencia se asocia o establece un cierto grado de calidad o eficiencia de protección con el tipo de resina utilizado, por ejemplo; al mencionar recubrimientos alquidalicos y epoxicos, inmediatamente se acepta que el primero es menos resistente a medios corrosivos que el segundo. Basados en esta clasificación a continuación se tienen las características y limitaciones mas relevantes para los recubrimientos convencionales.

a) RECUBRIMIENTOS ALQUIDALICOS.

Es un recubrimiento económico, con buena retención de brillo y resistencia a medios ambientes secos o húmedos sin salinidad o gases corrosivos; presenta buena adherencia, poder de humectación y tolera cierto grado de impurezas en la superficie por lo que con frecuencia es suficiente con una limpieza manual. Seca por evaporación de solventes e interacción con el aire.

Sus limitaciones están representadas por su baja resistencia a solventes fuertes como aromáticos, éter, cetónas y compuestos solventes alifáticos, como gasolinas, gasnafta, etc. No es recomendable para una inmersión continua; su resistencia química es regular y especialmente mala en condiciones alcalinas ante las cuales se saponifica y destruye. No resiste productos alcalinos de la corrosión por lo que una vez iniciada la corrosión interpelicular disminuye su adherencia. Por idénticos motivos no se recomienda la aplicación de un Alquidalico sobre concreto, galvanizado o inorgánico de zinc. No se recomienda para exposiciones superiores a 60 °C.

b) RECUBRIMIENTOS VINILICOS.-

Son recubrimientos no tóxicos, resistentes a la abrasión que pueden ser utilizados en la protección de superficies metálicas y resiste la inmersión continua en agua dulce o salada; resiste soluciones diluidas de la mayor parte de los  ácidos orgánicos e inorgánicos, incluyendo HC1, HNO3, H3PO4, H2SO4, ácido cítrico, no es afectado por derivados del petróleo tales como gasolina, diesel, petróleo crudo, etc. A temperatura normal resisten soluciones de NAOH hasta el 40%; Na2CO3; Ca (OH)2, y amoniaco hasta el 10%.

Proporcionan una superficie semibrillante, con alta resistencia a la intemperie aun altamente húmeda y corrosiva. Entre sus limitaciones principales se tiene su baja resistencia a éteres, cetonas, inmersión en hidrocarburos clorados o solventes con mas de 30% de aromáticos. Con el tiempo es afectado por los rayos del sol, presentando un caléo superficial. Seca por evaporación de solventes. No se recomienda para exposiciones superiores a 55 °C.

c) RECUBRIMIENTOS EPOXICOS.-

En términos generales el nivel de adherencia, dureza, flexibilidad y resistencia a los medios corrosivos de los recubrimientos epoxicos no han sido superados por ningún otro tipo de los recubrimientos actuales. Puede aplicarse sobre superficies de concreto, metálicas, galvanizadas o inorgánico de zinc; presenta una excepcional resistencia a medios alcalinos y buena resistencia a los medios ácidos; soporta salpicaduras, escurrimientos e inmersiones continuas de la mayoría de los hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, etc.

Presenta un alto grado de impermeabilidad permaneciendo inalterable ante la exposición o inmersión en agua dulce, salada y vapor de agua. Estas características no las adquiere por si solo, requiere de un agente de polimerización o entrecruzamiento denominado catalizador, el cual usualmente esta  constituido por una solución de resinas amínicas o poliamidicas.

Su principal limitación considera la formación de un caléo superficial sin menoscabo a sus propiedades de película, así como su alto costo relativo; además, a largo plazo tiende a fragilizarse. A corto plazo alcanza a desarrollar una superficie lisa y muy continua, la cual puede presentar problemas de adherencia durante el repintado o mantenimiento, requiriendo un mordentado.

d) RECUBRIMIENTOS EPOXY-ALQUITRAN DE HULLA.

Este recubrimiento se ha desarrollado especifica mente para resolver problemas de inmersión continua en agua salada por muy largo tiempo y en el cual se combina la alta resistencia y características de un recubrimiento Epóxico con la alta impermeabilidad del alquitrán de hulla; no obstante, su resistencia a los solventes es afectada por lo que no se recomienda una inmersión continua a los mismos; además por influencia del alquitrán de hulla, el recubrimiento tiende a cuartearse y calearse, cuando se expone por largo tiempo a la acción de los rayos del sol.

e) RECUBRIMIENTOS VINIL-ACRILICOS.

Es un recubrimiento que combina la alta resistencia química y la abrasión de los vinílicos, con la excepcional resistencia al Intemperismo y rayos del sol de las resinas acrílicas; su poder de retención del brillo y color es superior a cualquiera de los recubrimientos desarrollados a la fecha, por lo que, además de ser resistente a medios salinos, ácidos y alcalinos, dando lugar a una alta eficiencia de protección contra la corrosión, presenta características decorativas.

La presencia de la resina acrílica disminuye la resistencia a los solventes de tipo aromático, cetonas, ésteres y alifáticos por lo que no se recomienda para inmersión continua.

f) RECUBRIMIENTOS FENOLICOS.

Es un recubrimiento duro, brillante y muy adherente; en términos generales su resistencia a los solventes, medios  ácidos y alcalinos, es moderada, por lo que no se recomienda para inmersiones continuas. En general su eficiencia de protección es ligeramente mayor a la de los alquidalicos. Si el recubrimiento es horneado su resistencia a los solventes y al agua se incremento considerablemente, llegando a soportar la inmersión en los mismos.

g) RECUBRIMIENTOS DE SILICON.

La alta estabilidad térmica de la resina permite la utilización de este tipo de recubrimientos hasta unos 750 °C, la película del recubrimiento resultante es resistente a la intemperie y a atmósferas contaminadas.

h) RECUBRIMIENTOS ANTIVEGETATIVOS.

Es un recubrimiento desarrollado para prevenir el crecimiento de organismos marinos en superficies sumergidas por largos periodos. En su formulación se incluyen resinas vinílicas, brea, cobre o tóxicos órgano-metálicos que permiten esta acción de inhibición. Este recubrimiento requiere una formulación cuidadosa a fin de que el tóxico abandone el recubrimiento pausadamente en cantidad suficiente para inhibir el crecimiento de organismos marinos.

i) RECUBRIMIENTOS DE ZINC 100% INORGANICOS.

En cierta forma este recubrimiento es un " galvanizado en frío, en el cual la película es formada por la aplicación de una mezcla homogénea de polvo de zinc y una solución acuosa de silicato orgánico o inorgánico; la eliminación de agua y solventes e interacción de los componentes antes mencionados permite obtener una película de silicato de zinc con oclusiones de zinc en polvo, por lo que finalmente su naturaleza es inorgánico. El mecanismo de protección de este recubrimiento difiere del correspondiente a los recubrimientos mencionados anteriormente; en lugar de presentar una barrera impermeable al medio corrosivo, se antepone a este una película de zinc con alta conductividad eléctrica capaz de sacrificarse anodicamente para proteger el Acero, es decir, lo protege a partir del principio de la protección catódica.

Dado que el espesor de la película y por lo tanto la cantidad de material disponible para el sacrificio es pequeña (2 a 2.5 mils. de pulgada) es necesario recubrirlo posteriormente con un acabado de tipo Epóxico o VINIL-Epóxico a fin de que la película de inorgánico de zinc o protección catódica solo actúe en presencia de discontinuidades, grietas o raspaduras. Es un material muy resistente a la abrasión, poco flexible, muy adherente. No se recomienda para inmersiones en  ácidos o álcalis; resiste todos los solventes.

     En resumen, los recubrimientos mencionados anteriormente constituyen la línea básica que Petróleos Mexicanos utiliza para la protección de sus instalaciones, no obstante, a la fecha se están llevando a cabo estudios de campo y laboratorio que permitan la inclusión de recubrimientos del tipo hule Clorado y poliuretano a través de las especificaciones correspondientes.

     Para efectos de protección anticorrosivos y debido a la permeabilidad natural de los recubrimientos, estos deberán aplicarse a un espesor tal que la película seca nunca sea inferior a los 6 mils. En un principio podría pensarse en cubrir este espesor en una sola formulación de un recubrimiento que incluyese la resina adecuada y un porcentaje determinado de pigmentos inhibidores; no obstante, la eficiencia en la protección contra la corrosión no depende exclusivamente de la resina y del pigmento sino también del espesor. Esta serie de factores incluyendo como parte muy importante aspectos de tipo económico han dado lugar a la utilización de diferentes formulaciones para cubrir el espesor antes mencionado. Dependiendo de su posición estas formulaciones se denominan primario, enlace y acabado; al conjunto se le conoce como Sistema; las características mas relevantes de cada uno de ellos se mencionan a continuación:

PRIMARIO.- Son recubrimientos cuya formulación esta  encaminada fundamentalmente hacia la obtención de una buena adherencia con el substrato metálico, así como la de inhibir la corrosión, por lo que normalmente los contenidos de los pigmentos inhibidos son elevados (PVC inferior a 35%). Otros requisitos adicionales, en un primario consideran al presentar una superficie lo suficientemente  áspera y compatible para que las siguientes capas de enlace o acabado logren una buena adherencia, además deben ser resistentes a productos de la corrosión y poseer una buena humectación. Los primarios pueden elaborarse a partir de cualquiera de las resinas mencionadas anteriormente.

ACABADOS.- Los acabados representan la capa exterior en contacto con el medio ambiente y se formulan para promover la impermeabilidad del sistema, por lo que normalmente su contenido de pigmento en volumen (PVC) es inferior al 25%. En este tipo de recubrimientos es frecuente el uso de entonadores y el contenido de pigmentos inhibidores es inferior al de un primario. Su grado de molienda es tal que su superficie ofrece un aspecto terso y/o brillante. En la elección del tipo de acabado es de capital importancia para la adherencia su compatibilidad con el tipo primario utilizado; en términos generales el uso del mismo tipo de resina en estos dos componentes del sistema asegura una buena adherencia, aun cuando hay casos como los epoxicos capaces de lograr una adherencia sino excelente cuando menos aceptable sobre otro tipo de recubrimientos.

ENLACE.- Para ciertos casos particulares no es posible tener el mismo tipo de resina en el primario y en el acabado, presentándose problemas de incompatibilidad o de adherencia, por lo que se requiere de una capa intermedia denominada enlace capaz de adherirse tanto al primario como al acabado. Normalmente, los enlaces contienen una mezcla de resinas, parte de las cuales promueven la adherencia con el primario y el resto con el acabado. Generalmente los pigmentos inhibidores están ausentes. Con fines de identificación y control de espesores, es conveniente que el primario, enlace y acabado en un sistema sean de diferente color y como se menciono anteriormente, la suma total de los espesores de estos componentes debe ser superior a las 6 mils."., a fin de que sea efectivo en su protección contra la corrosión. En la siguiente figura se muestra en un sistema completo