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Proyección térmica de metales: técnicas y soluciones anticorrosivas de alto rendimiento

La proyección térmica—conocida internacional­mente como thermal-spray—engloba varias tecnologías que lanzan partículas metálicas o cerámicas fundidas sobre un sustrato previamente granallado. Al impactar, esas partículas se aplanan (formando splats), se solidifican casi al instante y crecen capa a capa hasta alcanzar el espesor requerido. El resultado es un recubrimiento adherente y denso que protege piezas y estructuras frente a corrosión, desgaste, erosión o temperaturas extremas. Con un rango de espesores que va de 50 μm a varios milímetros, y la posibilidad de elegir desde zinc sacrificial hasta carburos superduros, la proyección térmica se ha convertido en la opción de referencia para componentes críticos en petróleo & gas, energía, automoción, aeronáutica y obra civil.

Cómo funciona, paso a paso

  1. Fusión o ablandamiento del material de aporte
    Un alambre o un polvo (zinc, aluminio, acero inoxidable, carburo de tungsteno, óxidos cerámicos…) se introduce en una fuente de calor: llama oxiacetilénica, arco eléctrico, chorro de plasma, combustión HVOF o gas supersónico “frío”.
  2. Aceleración de las partículas fundidas
    Gases comprimidos o la propia sobrepresión de la combustión impulsan las partículas a velocidades de 60 a >800 m/s.
  3. Impacto y solidificación
    Al golpear la superficie rugosa del sustrato, cada partícula se aplasta y se enfría en milisegundos, soldándose mecánicamente a la base y entre sí. La superposición de miles de splats genera una barrera compacta y adherente.

Principales técnicas y cuándo elegir cada una

  • Flame spray – Económico y portátil; perfecto para recubrir grandes superficies con zinc o aluminio sacrificiales en pasarelas, vigas y barandillas.
  • Arc spray – Un arco eléctrico funde dos alambres; el aire comprimido atomiza el metal. Velocidad media, alto caudal; ideal para puentes, torres eólicas y cascos de barco.
  • Plasma spray (APS) – El arco-plasma alcanza >10 000 °C; funde polvos cerámicos (ZrO₂-Y₂O₃, Al₂O₃-TiO₂) y crea barreras térmicas en turbinas y cámaras de combustión.
  • HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel) – Combustión a presión genera un chorro supersónico y capas extremadamente densas de WC-Co o Ni-Cr-Mo, sustitutas ecológicas del cromado duro en pistones, cilindros y válvulas.
  • Cold spray – Gas comprimido supersónico (sin fusión total) deforma plásticamente polvos blandos (Al, Cu, Ti). Casi sin oxidación ni tensión térmica; perfecto para reparaciones in-situ y recargas sobre piezas mecanizadas.

Ventajas clave frente a recubrimientos convencionales

Durabilidad extrema ― Capas Zn-Al de 150 μm superan 25 años en ambientes marinos C5-M sin mantenimiento.
Versatilidad total ― Con el mismo equipo, un operario puede proyectar bronces autolubricantes, carburos superduros o óxidos aislantes, ajustando solo la materia prima y los gases.
Baja distorsión térmica ― La pieza rara vez supera 150 °C (salvo plasma), de modo que no se deforma ni pierde tolerancias críticas.
Sustitución del cromado hexavalente ― HVOF ofrece dureza >1000 HV y coeficiente de fricción bajo sin los riesgos toxicológicos del Cr⁶⁺.
Reparaciones rápidas ― Cold spray devuelve tolerancia y conductividad a ejes y bridas directamente en planta, sin soldaduras ni tratamientos térmicos posteriores.

Sectores donde aporta mayor valor

Petróleo y gas

Cabezas de pozo, tuberías y risers offshore reciben arc-spray Zn-Al sellado con epoxi: tras diez años, la corrosión localizada no alcanza el 5 %. Asientos de válvula recubiertos con WC-Co mediante HVOF multiplican por tres la vida útil en lodos abrasivos.

Automoción y transporte pesado

Cilindros hidráulicos protegidos por HVOF suplantan al cromado duro: las reclamaciones de garantía caen un 60 %. Chasis metalizados y pintados aguantan sal de deshielo sin picaduras visibles durante toda la vida del vehículo.

Energía y turbinas

Álabes con barreras térmicas de zirconia-itria aplicadas con plasma operan 80 °C más calientes, mejorando la eficiencia sin sacrificar la integridad. Ejes de generador reparados con cold spray Cu-Ni evitan reemplazos completos y reducen la parada a un fin de semana.

Obra civil y marina

Puentes costeros y estructuras portuarias metalizadas con Zn-Al más sellador alargan los ciclos de repintado de 12 a 30 años, con enorme ahorro en andamiaje y cortes de tráfico.

Coste inicial versus coste de ciclo de vida

Un sistema tricapas de pintura epoxi-PU cuesta la mitad que un metalizado, pero hay que repintarlo cada cinco-siete años en clima marino. El metalizado Zn-Al —ligeramente más caro al inicio— permanece dos décadas sin intervención, y a la hora de la verdad, su coste anual de propiedad se reduce a un tercio. Para piezas críticas (pistones, cojinetes) el HVOF es caro por metro cuadrado, pero evita desmontajes bianuales: el ahorro en tiempo de parada compensa con creces la inversión.

Protocolo práctico para un recubrimiento de alta calidad

  1. Granallado Sa 2½–Sa 3 con rugosidad de 50-80 µm.
  2. Control ambiental – Sin condensación ni polvo; superficie ligeramente caliente al tacto.
  3. Aporte certificado – Alambre o polvo con composición y granulometría verificadas.
  4. Parámetros estables – Gas, corriente y distancia óptimos, monitorizados electrónicamente.
  5. Sellado/pintura opcional – Para recubrimientos porosos o estética exigente.
  6. Inspección – Espesor magnético, adherencia pull-off y microscopía de porosidad si el estándar lo requiere.

Mantenimiento mínimo, inspección rápida

Los recubrimientos por thermal-spray solo necesitan un vistazo visual trimestral y una medición de espesor cada tres años. Cuando aparecen golpes profundos, basta con retocar la zona con arc-spray o cold-spray sin desmontar la pieza. Plataformas offshore certificadas reportan 25-30 años de servicio antes de la primera gran intervención.

Sostenibilidad y normativas

La eliminación del Cr⁶⁺ y la reducción de VOC sitúan la proyección térmica en línea con REACH, RoHS y OSHA. Los polvos y alambres generan residuos sólidos reciclables y minimizan efluentes líquidos. Obtener ISO 14001 es más sencillo cuando se reemplaza cromado o pintura solvente por HVOF o arc-spray.

Tendencias que impulsan la tecnología

  • Robots colaborativos con pistolas HVOF mantienen ángulos y velocidades constantes, reduciendo defectos humanos.
  • Sensores láser de antorcha corrigen caudal, temperatura y velocidad en tiempo real.
  • Polvos híbridos (acero inoxidable con carburo de titanio nano-disperso) combinan dureza y tenacidad sin fragilidad.
  • Cold-spray 3D permite reconstruir piezas desgastadas capa a capa, evitando comprar repuestos completos.

Conclusión

La proyección térmica no solo compite, sino que a menudo supera al galvanizado, a la pintura y al cromado donde la corrosión, el desgaste o el calor destruyen cualquier otra barrera. Invertir en metalizado Zn-Al para estructuras o en HVOF para piezas de desgaste puede parecer costoso al principio, pero reduce interrupciones, alarga la vida útil de equipos clave y libera recursos de mantenimiento durante décadas.

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