El descascarillado mecánico elimina la calamina mediante fuerza física en lugar de ácido o calor. Hay tres mecanismos: abrasión (el amolado y el lijado cortan a través de la calamina y del acero), impacto (las pistolas de agujas, las aletas rotativas, el Bristle Blasting y la granalla golpean la calamina hasta que se fractura) y frotamiento (los cepillos de alambre, que eliminan sobre todo la calamina suelta y pulen la que queda). Los métodos de impacto son los más eficaces sobre la calamina adherida, porque esta es un óxido frágil sobre un acero dúctil, y son los únicos métodos con herramienta mecánica que además crean un perfil de anclaje.
La calamina es la capa de óxido gris azulada oscura que se forma sobre el acero durante el laminado en caliente. Está compuesta por wustita (FeO), magnetita (Fe₃O₄) y hematita (Fe₂O₃). Es catódica respecto al acero, por lo que cualquier discontinuidad en ella concentra la corrosión en el acero expuesto que hay debajo, y los recubrimientos aplicados sobre ella se adhieren a la calamina en lugar de al acero. Todos los grados de preparación de superficies a metal desnudo exigen su eliminación.
Este artículo explica cómo funciona el descascarillado mecánico, por qué algunas herramientas eliminan la calamina y otras solo aparentan hacerlo, y cómo elegir y verificar un método mecánico. Para el procedimiento práctico en reparaciones, consulte Cómo eliminar la calamina de pequeñas superficies de acero.
El descascarillado mecánico en la acería y en campo
El término se utiliza en dos contextos. En la producción de acero, la calamina se elimina entre procesos para que no quede incrustada en la superficie durante el laminado: descascarillado con agua a alta presión durante el laminado en caliente, y métodos mecánicos como el doblado inverso del alambrón antes del trefilado, que hace saltar la calamina frágil del alambre dúctil. La banda y la chapa suelen granallarse o someterse a decapado ácido antes de su procesamiento posterior.
Los trabajos de recubrimiento se ocupan de la calamina que todavía está sobre el acero cuando este llega al taller de fabricación o a la obra. Ahí es donde la elección del método mecánico decide si el recubrimiento va a durar.
Tres mecanismos, tres resultados distintos
1. Abrasión: cortar a través de la calamina y del acero
Las muelas de amolar, los discos de láminas y los discos de fibra utilizan granos abrasivos aglomerados o revestidos para arrancar material. Eliminan la calamina eliminando la superficie del acero que hay debajo. El resultado es metal desnudo con un patrón de rayado poco profundo y direccional. En ensayos de ASC Shipbuilding, una amoladora de grano #36 y un disco de láminas de grano #40 produjeron cada uno un perfil de 30–40 µm. La abrasión es difícil de controlar en superficies grandes: elimina acero sano, deja zonas rebajadas y puede bruñir la superficie que acaba de dejar al descubierto.
2. Impacto: fracturar la calamina
Las herramientas de impacto golpean la superficie de forma repetida. La SSPC-SP 11 las agrupa como medios de impacto y menciona «conjuntos de aletas rotativas, haces de cortadores, pistolas de agujas, impacto de cerdas de alambre y martillos de mayales». La calamina es más dura y más frágil que el acero que hay debajo, por lo que un impacto seco agrieta y expulsa la calamina mientras el acero se deforma formando un pequeño cráter. Esos cráteres superpuestos constituyen el perfil de anclaje.
El Bristle Blasting es el ejemplo más claro. Una banda giratoria de cerdas de alambre templado queda retenida por una barra aceleradora y después se libera, de modo que las puntas golpean la superficie en lugar de arrastrarse sobre ella. La investigación del Prof. Robert Stango en la Universidad Marquette, publicada a través de NACE, describe el resultado como similar al del granallado tanto en limpieza como en rugosidad. Consulte los fundamentos del Bristle Blasting.
3. Frotamiento: eliminar lo suelto, pulir lo que no lo está
Los cepillos de alambre mecánicos pasan sus cerdas a lo largo de la superficie. Son rápidos sobre el óxido suelto y la pintura que se desprende, y eliminan la calamina suelta. La calamina firmemente adherida permanece y a menudo queda pulida hasta brillar. La SSPC-SP 11 advierte que «los cepillos de alambre mecánicos o los discos de lijado, utilizados por sí solos, pueden no producir el perfil de superficie requerido y pueden eliminar o degradar un perfil existente hasta un nivel inaceptable». Por eso el cepillado con alambre es la vía habitual para SSPC-SP 3 / St 3, y por eso la SP 3 indica que «no se pretende que la calamina, el óxido y la pintura adheridos se eliminen mediante este proceso».
Comparación de los mecanismos sobre la calamina
| Mecanismo | Herramientas habituales | Calamina adherida | Perfil | Eliminación de acero |
|---|---|---|---|---|
| Abrasión | Discos de amolar, discos de láminas, discos de fibra | Se elimina junto con la superficie del acero | Poco profundo, direccional (30–40 µm medidos) | Alta |
| Impacto | Bristle Blasting, aletas de impacto rotativas, pistolas de agujas, granalla | Se fractura y se elimina | Perfil de cráteres (Bristle Blasting 50–85 µm en ensayos publicados) | Baja |
| Frotamiento | Cepillos circulares y de copa de alambre, almohadillas no tejidas | Permanece en su mayor parte, a menudo pulida | Ninguno; puede degradar el perfil existente | Muy baja |
El rango de perfil del Bristle Blasting combina las fuentes publicadas: 50–80 µm medidos por Dankiw y Fosdike, 50–85 µm en el código de limpieza por Bristle Blasting de Jotun, y 65–85 µm Rz (2,6–3,3 mil) sobre acero estándar API 5L en los ensayos documentados de MontiPower. Los resultados en cada trabajo varían según la calidad del acero, el grado de oxidación, la banda y la técnica.
Las normas que definen «descascarillado»
Si el descascarillado mecánico ha funcionado lo decide el grado indicado en la especificación:
- SSPC-SP 2 / SP 3 (St 2 / St 3): se elimina la calamina suelta; la calamina adherida puede permanecer. La prueba de la espátula roma de SSPC determina qué se considera adherido.
- SSPC-SP 15: calamina eliminada, se admiten manchas en hasta el 33 % de cada unidad de superficie, perfil mínimo de 25 µm (1 mil).
- SSPC-SP 11: libre de toda calamina, óxido y recubrimiento visibles, excepto en el fondo de las picaduras, perfil mínimo de 25 µm (1 mil).
- Grados de chorreado (SP 10 / Sa 2½, SP 5 / Sa 3): redactados para el chorreado abrasivo. Un resultado mecánico se describe como comparable a estos grados y el inspector lo acepta conforme a la especificación. El código de Jotun para la limpieza por Bristle Blasting asigna sus grados muA a muD a Sa 3 hasta Sa 1.
Para una visión completa de las normas, consulte normas de preparación mecánica y SSPC-SP 11 explicada.
Efectos secundarios que conviene conocer
- Tensión residual. Los métodos de impacto trabajan la superficie en frío. La investigación de Stango para NACE sobre el Bristle Blasting (Compressive Residual Stress Generated by Bristle Blasting Process with Implication upon SCC, 2014) registró tensión residual de compresión en la capa próxima a la superficie, una condición asociada al retraso de la corrosión bajo tensión. Consulte tensión residual y Bristle Blasting.
- Contaminación incrustada. Las cerdas o los abrasivos de acero al carbono utilizados sobre acero inoxidable pueden dejar contaminación por hierro. Utilice bandas de acero inoxidable con una barra aceleradora de acero inoxidable y reserve las herramientas exclusivamente para trabajos en inoxidable. Consulte preparación de acero inoxidable.
- Picaduras y óxido laminar. Ninguna herramienta mecánica llega al fondo de las picaduras profundas tan bien como el abrasivo; tanto la SP 11 como la SP 15 admiten residuos en ellas. El óxido grueso y estratificado sobre la calamina se elimina más rápido con un disco de eliminación intensiva como Tercoo® antes de generar el perfil.
- Calor. Los métodos de impacto son procesos de trabajo en frío y evitan la deformación del descascarillado con llama, pero detenerse en un mismo punto con cualquier herramienta rotativa genera calor local.
Verificación del descascarillado mecánico
- Visual: no queda calamina gris azulada fuera del fondo de las picaduras; compare con las fotografías de referencia de la ISO 8501-1 cuando la especificación las utilice.
- Perfil: cinta réplica o micrómetro de profundidad según ASTM D4417. Una lectura inferior al mínimo de la especificación en acero con calamina suele significar que la calamina se ha pulido, no eliminado. Consulte la guía de campo para la medición del perfil de anclaje.
- Adherencia, cuando se exija: ensayo de adherencia por tracción en una zona de prueba. Todos los ensayos de Dankiw y Fosdike superaron el mínimo de 5 MPa, y el Bristle Blasting mostró menos variación (unos 2–3 MPa) que los discos de amolar (unos 5 MPa).
Lecturas relacionadas: Guía para la eliminación de calamina respetuosa con el medio ambiente y eliminación de calamina con el Bristle Blaster®.
¿Necesita especificar un descascarillado mecánico?
Envíenos la calidad del acero, el grado de oxidación y la ficha técnica del recubrimiento. Le recomendaremos el método y los controles de aceptación.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el descascarillado mecánico?
La eliminación de la calamina u otras cascarillas de óxido por medios físicos (abrasión, impacto o cepillado) en lugar de decapado ácido o calor.
¿Qué método mecánico elimina mejor la calamina?
Los métodos de impacto. Como la calamina es frágil y el acero que hay debajo es dúctil, el impacto fractura la calamina y deja un perfil de cráteres en el acero. El Bristle Blasting, las aletas de impacto rotativas y las pistolas de agujas figuran como medios de impacto en la SSPC-SP 11.
¿Es el descascarillado mecánico mejor que el decapado?
Para trabajos de recubrimiento en campo, por lo general sí. El decapado requiere un baño ácido controlado, produce ácido residual, no deja perfil de anclaje y conlleva riesgo de fragilización por hidrógeno en aceros de alta resistencia. El decapado sigue siendo habitual en acerías y talleres.
¿Cuenta el cepillado con alambre como descascarillado mecánico?
Para la calamina suelta, sí. La calamina firmemente adherida suele permanecer, y por eso el cepillado con alambre suele cumplir SSPC-SP 3 / St 3 y no un grado a metal desnudo.
Fuentes
- SSPC-SP 11, Power Tool Cleaning to Bare Metal. Copia de la norma
- SSPC-SP 3, Power Tool Cleaning. Copia de la norma
- KTA-Tator, Industry Standards for Surface Preparation. kta.com
- R. Dankiw, D. Fosdike, Defining Mechanical Surface Preparation Standards with Power Tools, Corrosion & Prevention 2018, Paper 74. PDF
- Jotun, Surface Preparation Code and Standard for Bristle Blast Cleaning and Profiling Process. PDF
- R. J. Stango et al., Fundamentals of Bristle Blasting Process for Removing Corrosive Layer, NACE CORROSION 2009. Resumen en AMPP
- R. J. Stango, Compressive Residual Stress Generated by Bristle Blasting Process with Implication upon SCC, NACE CORROSION 2014. Semantic Scholar
- MontiPower, fichas técnicas de las bandas Bristle Blaster® y de las barras aceleradoras.
