La galvanización se realiza siempre en instalaciones industriales que incluyen todas las etapas del proceso. El acero entra por un extremo y los productos tratados acabados salen por el otro. En la mayoría de los países existen numerosas plantas de galvanización, por lo que los artículos de acero no tienen que transportarse a grandes distancias para que puedan ser tratados, reduciéndose así los costes del transporte y los impactos medioambientales todo lo posible. La principal sustancia consumible del proceso, el zinc, se utiliza de manera altamente eficiente. La operación de inmersión asegura que el zinc que no se deposita sobre la superficie del acero vuelva al baño de galvanización. El zinc que se oxida sobre la superficie del baño se elimina en forma de ceniza y se recicla fácilmente (algunas veces en la misma planta de galvanización). Las matas que se depositan en el fondo del baño de galvanización se extraen periódicamente y tienen un elevado valor en el mercado para su reciclaje.
ENERGÍA DEL PROCESO
Para calentar el baño de galvanización se necesita energía que normalmente se suministra en forma de gas natural. En algunos países los baños de galvanización se calientan eléctricamente o mediante fueloil. Aunque la industria de la galvanización no está considerada entre los sectores industriales de consumo intensivo de energía, en muchos países se han marcado metas de eficiencia energética y se ha estimulado la implantación de nuevas tecnologías y de sistemas mejorados de gestión de la energía para alcanzar dichas metas.
Ejemplos de estos avances son:
• mejora de la tecnología de los quemadores para mayor eficiencia energética
• empleo de tapas más eficientes (utilizadas durante el mantenimiento y/o los periodos de parada)
• mayor aprovechamiento del calor residual para el calentamiento de los baños de pretratamiento.
CONTROL DE EMISIONES
Las emisiones dentro de la planta se controlan cuidadosamente para evitar causar molestias o problemas a la vecindad.
Las plantas de galvanización están sometidas a la regulación de la Directiva IPPC de la UE sobre Prevención y Control Integrados de la Contaminación. La industria ha colaborado en la preparación del Documento de Referencia sobre Mejores Técnicas Disponibles (BREF) relativo al sector de la galvanización general. La principal exigencia de este documento BREF es la captura de las partículas no-peligrosas que se forman durante la inmersión de las piezas en el zinc fundido. Estas partículas se filtran utilizando filtros de mangas o columnas de lavado.
REGENERACIÓN Y RECICLADO DE LOS BAÑOS DEL PROCESO
Las etapas del pretratamiento tienen por finalidad principal la limpieza de los artículos de acero. Los consumibles que se utilizan en estas etapas, tales como el ácido clorhídrico y las soluciones mordientes o de flux, tienen todos claras rutas de reciclaje y/o regeneración. Por ejemplo:
• de las soluciones de ácido clorhídrico agotadas se extrae cloruro de hierro que se utiliza en las depuradoras de aguas residuales urbanas. Muchas plantas extraen el hierro y el zinc de estas soluciones y reciclan el ácido regenerado a los baños de pretratamiento.
• la mejora del control y mantenimiento de los baños de flux posibilita que estos baños sean raramente desechados como residuos y que solamente sea preciso eliminar periódicamente pequeños volúmenes de lodos. Muchas planta disponen de sistemas de reciclaje en circuito cerrado.
• se han desarrollado también sistemas de desengrase ácido y biológico que trabajan a temperatura ambiente.
CONSUMO DE AGUA
Las plantas de galvanización utilizan volúmenes relativamente bajos de agua en comparación con otros procedimientos de aplicación de recubrimientos6. De hecho, es muy raro que una planta de galvanización descargue aguas residuales. Cualquier agua residual que se genere puede ser tratada e incorporada nuevamente al proceso, con producción de solo algunas pequeñas cantidades de residuos sólidos estables que se eliminan externamente. En algunas plantas de galvanización ha sido posible eliminar completamente el consumo de agua de la red utilizando únicamente agua de lluvia. El agua de lluvia recogida de los canalones puede almacenarse en depósitos para su posterior uso.
Hay dos fuentes principales del zinc que se utiliza en el proceso de galvanización:
• zinc refinado, que se produce a partir de una mezcla de minerales y de materias recicladas. Se estima que el zinc refinado contiene, por término medio, entre 10 y 15% de materias recicladas.
• los galvanizadotes son también compradores importantes de zinc secundario o de segunda fusión, esto es, chatarra de zinc (por ejemplo, de tejados viejos) que después de limpiarla se refunde para obtener lingotes.
Así, el zinc refinado adquirido por las plantas de galvanización contiene una elevada proporción de zinc reciclado y frecuentemente dichas plantas adquieren también zinc secundario como suplemento del zinc refinado.
La producción de un kilogramo de zinc refinado (obtenido de mineral) requiere unos 50MJ de energía total, aunque solamente 20MJ de esta energía se consumen directamente en la producción de zinc. La producción del zinc secundario (de segunda fusión) que se utiliza en las plantas de galvanización general requiere solamente unos 2,5MJ de energía.
RECICLAJE DE LOS RESIDUOS DEL PROCESO
En el proceso de galvanización, el zinc que no se incorpora al recubrimiento de las piezas permanece en el baño de galvanización para su subsiguiente uso. No hay pérdida de materiales como puede ocurrir en la aplicación mediante atomización de otros tipos de recubrimientos. Las cenizas de zinc (formadas por la oxidación superficial del baño de galvanización) y las matas (una mezcla de zinc y hierro que se acumula en el fondo del baño de galvanización) se recuperan por completo. El zinc metálico contenido en las cenizas crudas se recicla directamente para su utilización inmediata, frecuentemente en la misma planta de galvanización.
Las cenizas finas y las matas se venden para producir óxido de zinc y otros compuestos que tienen una gran variedad de aplicaciones, tales como aditivos para la goma, cosméticos y componentes electrónicos.
Hay muchos productos de acero galvanizados que al cabo de algún tiempo de servicio se desmontan, se regalvanizan y se vuelven a instalar. Por ejemplo, en las operaciones rutinarias de mantenimiento de las carreteras se retiran periódicamente las barreras metálicas de seguridad más envejecidas y si no han sufrido daños mecánicos pueden volver a galvanizarse para utilizarlas en otras aplicaciones similares. El ácido rico en zinc que se produce en el decapado de estos productos galvanizados viejos, se utiliza para producir compuestos de zinc para la industria química.
RECICLAJE DEL ACERO GALVANIZADO
El acero galvanizado puede reciclarse fácilmente junto con otra chatarra de acero en las acerías que utilizan hornos eléctricos de arco (HEA). El zinc se volatiliza en las primeras etapas del proceso y se recoge por condensación en los filtros de polvos HEA. Estos polvos se tratan en instalaciones especiales y frecuentemente vuelven a la producción de zinc refinado.
En 2006, la industria europea del acero (UE 27) produjo 1.290.750 toneladas de polvo HEA que contenían 296.872 toneladas de zinc, 93% del cual (276.920 toneladas) fue recuperado.
(Fuente: Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff – und Umwelttechnik, Alemania). Los productos de acero tienen frecuentemente una vida útil muy dilatada, por ejemplo, muchos puentes de acero muy viejos están todavía en servicio. Por este motivo hay normalmente escasez de chatarra y la constante ampliación de las infraestructuras tiene que basarse en la producción primaria de mineral de hierro. Lo mismo ocurre con otros muchos metales que se utilizan en aplicaciones con una larga vida útil.
El acero es el material de construcción que más se recicla y aproximadamente el 40% de su producción proviene del reciclado de la chatarra. El acero que se emplea en la construcción se recicla en muy elevada proporción al final de su vida en servicio. Así, por ejemplo, en el Reino Unido se recicla el 87% de todo el acero de construcción; 10% se reutiliza y solamente un 3% pasa a vertederos.
La galvanización en caliente según EN ISO 1461 garantiza que el recubrimiento de zinc se aplique como protección del acero. Esto es importante para proporcionarle una larga duración, especialmente en los ambientes exteriores. Los recubrimientos de zinc más delgados no duran tanto porque la protección proporcionada por los recubrimientos de zinc es directamente proporcional a su espesor.
La resistencia a la corrosión del zinc depende en primer lugar de una película protectora (pátina) que se forma en su superficie.
En la corrosión atmosférica, los contaminantes de la atmósfera afectan a la naturaleza y durabilidad de esta película. El principal contaminante que afecta al zinc es el dióxido de azufre (SO2) y es la presencia de este SO2 la que controla en gran medida la velocidad de la corrosión atmosférica del zinc.
Está ampliamente documentado que los niveles de SO2 de la atmósfera se han reducido de manera significativa en la mayoría de los países durante las últimas décadas.
La relación entre la durabilidad del zinc y los niveles atmosféricos de SO2 ha sido claramente puesta de manifiesto en el caso de Suecia. Datos similares han sido registrados en otros países. Esta tendencia decreciente y la consiguiente mejora del comportamiento del zinc, acentúan de manera clara la contribución del acero galvanizado al desarrollo sostenible, al proporcionar estructuras más duraderas sin costes adicionales para edificaciones, infraestructuras, transportes y muchas otras aplicaciones.
Con tasas de corrosión del zinc inferiores a 1μm por año en la mayoría de los países europeos, un recubrimiento galvanizado típico de 85 μm puede proporcionar muchas décadas de protección exenta de mantenimiento (en ambientes rurales y urbanos). Para servicio en ambientes más agresivos, es posible obtener recubrimientos más gruesos sobre el acero estructural con el correspondiente aumento proporcional de su durabilidad
LA GALVANIZACIÓN Y LA CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE
TOM WOOLLEY
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