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LIMPIEZA DEL MATERIAL PREVIO AL GALVANIZADO (G.I.C): ÁCIDOS Y ÁLCALIS M.Sc.EST: Emmanuel Alejandro Ramírez Gutiérrez

Departamento de Servicios Técnicos, Asociación Mexicana de Galvanizadores A.C. (AMEGAC)

Galvaforum 2017: 15-18 Marzo, Boca del Río, Veracruz, Hotel Rivoli.

.

OBJETIVOS:  Lograr un recubrimiento de calidad que cumpla con estándares nacionales e internacionales.  Optimzar el empleo de cantidades en el laboratorio y por ende en la planta.  Mantener el tratamiento químico óptimo de los productos que se emplean en el proceso (de

acuerdo a especificaciones del proveedor): desengrases y Flux.

 Buscar optimizar el manejo de las substancias de acuerdo a legislación ambiental vigente.  Reaprovechar las substancias y/o disoluciones que no representen ninguna amenaza al medio

ambiente.

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OJO:  ACERO (composición).  Eficiencia de la limpieza del material previo a la inmersión en el Zinc.  Datos técnicos de los ácidos, desengrasantes, Flux, etc. Componente Solubilidad en Agua Solubilidad en ácido (10%v/v)*  

 

HCl

H2SO4

Fe

Insoluble[1]

72g

97.7g

FeO

Insoluble[2]

7.5g

1.4g

Fe3O4

Insoluble[3]

N/A

N/A

Fe2O3

Insoluble[3]

10.6g

9.0g

Tabla1. Solubilidad de los principales óxidos de hierro.[4] [1] Sciencelab.com. MSDS Fe. 2013. [2] Sigma Aldrich. MSDS FeO. 2014. [3] Powder Technology Inc. MSDS Fe3O4, Fe2O3. USA, 2010. [4] Fosfamet, Proceso de Decapado para Metales, Chile, 2011.

*Se considera una muestra de 100g a 20°C.

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1. DESENGRASE: 1.1 Desengrase Básico. 1.2 Desengrase Ácido.

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1. 1 DESENGRASE BÁSICO:  Función:

 Remover substancias adheridas: grasas, aceites, ceras, residuos de soldadura, polvo, carbón, materia

orgánica.

 ¿Cómo?[5]  1)Saponificación.[6]

 2)Emulsificación.

[7]

 3)Dispersión.

[5] Maaβ P., Peiβker P. et.al. Handbook of hot dip galvanization. 3rd ed., pp.38. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., Weinheim, Alemania, 2011. [6] https://chem.libretexts.org/Core/Organic_Chemistry/Esters/Reactivity_of_Esters/Saponification [7] http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio110/chap02/chap02.htm 11/03/2021

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 Disolución de NaOH entre 50-70°C.  Los removedores de pintura contienen substancias que son introducidas al proceso.

Removedor de pintura Composición (%v/v) 65-85 CH2Cl2 (Diclorometano)[8] 8-15 C6H5CH3 (Metil Benceno)[9] 7-16 CH3OH (Alcohol Metílico)[10] 1.5-4 NH3 (Amoniaco)[11]

Solubilidad en agua 13g/L* Insoluble Soluble Soluble

Tabla2. Composición de un producto removedor de pintura. el material al desengrase alcalino a 70°C se emitirá Dicloro Metano, Metanol y Amoniaco en forma de vapor. [8] Sintorgan. MSDS DCM*Al (CHentrar 2Cl2). España, 2005. [9] Quimicompuestos S.A. de C.V. MSDS Tolueno (CH3C6H5). México, 2008. [10] CORQUIVEN C.A. MSDS Metanol (CH3OH). Venezuela, 1997. [11] Air Products. MSDS Ammonia (NH3 gas). USA, 1999.

[5,6,7,8]

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CONTROL DE CONCENTRACIÓN NaOH:

 Reacción entre HCl y NaOH es 1:1.

 En este caso: concentración normal [N] = concentración molar [M].  La reacción procede como se muestra a continuación:

NaOH(ac)+ HCl(ac) inicio

[?]10mL 6mmol [?]=6/10 [?]=0.6M

NaCl(ac)+ H2O(l)

[1M]6mL 6mmol

p.eq

6mmol

 Indicador Fenolftaleína 0.5%m/v en Et-OH al 50% v/v. 11/03/2021

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 Concentración en g/L:

(GastoHCl / mL) x (39.97)  gNaOH / L (Vol.alícuota / mL)  En este caso:

(6) x(39.97)  119.91gNaOH / L (2)  En caso de que la concentración se encuentre por debajo o por encima del rango de lo establecido por los procedimient

os de la planta, se deberán hacer los cálculos correspondientes para mantenerla en condiciones óptimas.

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1. 1 DESENGRASE ÁCIDO:  Disolución de HCl, H2SO4, HOCH2COOH, etc.

 Concentración de [H+] dada por el pH.

 En caso de productos especiales: contactar al proveedor para un mantenimiento adecuado.

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2. DECAPADO  Ácido Clorhídrico (HCl) usado comúnmente.

 H2SO4.  Obtener certificados de calidad de proveedores.

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CONTROL DE CONCENTRACIÓN HCl:

 Reacción entre HCl y NaOH es 1:1.

 En este caso: concentración normal [N] = concentración molar [M].  La reacción procede como se muestra a continuación:

HCl(ac) + NaOH(ac) inicio

NaCl(ac)+ H2O(l)

[1M]8.10ml 8.10mmol 8.10mmol [?]=8.10/10 [?]=0.81M

p.eq

8.10mmol

 Indicador Naranja de Metilo al 0.1%m/v. 11/03/2021

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 Concentración en %v/v:

(GastoNaOH / mL) x (36.45) x(0.1)  % HClv / v (Vol.alícuota / mL) x (1.16)  En este caso:

(8.10) x(36.45) x(0.1)  12.72%v / v (2) x(1.16)  En caso de que la concentración se encuentre por debajo o por encima del rango de lo establecido por los procedimient

os de la planta, se deberán hacer los cálculos correspondientes para mantenerla en condiciones óptimas.

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 IMPORTANTE: La adición (cantidad y procedimiento) de un “antivapor” es de vital

importancia agregar el producto, ya que el pasarlo por alto o agregarlo en cantidades incorrectas conlleva riesgos a la salud y a las instalaciones.

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TIEMPOS DE DECAPADO:

 a-c) tiempo de decapado en ácido clorhídrico (HCl) para la remoción de óxidos e impurezas. a)

20°C, b) 40°C y c) 60°C.

[5] Maaβ P., Peiβker P. et.al. Handbook of hot dip galvanization. 3rd ed., pp.67. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., Weinheim, Alemania, 2011.

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¿CÓMO NEUTRALIZAR NaOH [12,13] O HCL?

[12] http://www.gamedots.mx/street-fighter-ryu-ken-significado [13] http://olegif.com/gif/302

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ÁCIDOS POLIPRÓTICOS (P.ej [14,15] H2SO4)

[14] http://www.taringa.net/posts/animaciones/17568032/Diversion-colectiva-Gifs-de-peleas.html [15] http://www.taringa.net/posts/deportes/19775187/Urgente-Video-Pelea-a-pinas-entre-jugadores-de-boca.html

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2.1 ENJUAGUE:  Cuidar cantidades de agua.  Reutilizar.[5]  Cantidad de tanques de enjuague.

[5] Maaβ P., Peiβker P. et.al. Handbook of hot dip galvanization. 3rd ed., pp.83. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., pp.51-57. Weinheim, Alemania, 2011.

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3. FLUX:  Concentración de las sales. ACN(MONO, DI, TRI, QUADRA?)  pH  Concentración de hierro. (5-10g/L).[5]  Densidad.  ZnCl2 (p.f=280°C), NH4Cl (p.f=180°C).[5, 13]

[Zn(OH)4]2-

Etapas decapado HCl

[5] Maaβ P., Peiβker P. et.al. Handbook of hot dip galvanization. 3rd ed., pp.82,83. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., Weinheim, Alemania, 2011. [13] Hachmeister. Über Schmelz-Erstarrungs- und Siedeerscheinungen von Gemischen aus Salmiak und anderen Chloriden. Technische Hochschule, Hannover, Alemania, 1919.

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3. CONCENTRACIÓN DE HIERRO (Fe2+) EN FLUX:  La concentración de los iones hierro en el Flux, será determinada por una reacción óxido

reducción como se muestra a continuación:

(Fe2+ MnO4- + 8H+ + 5e5Fe2++ MnO4- + 8H+

inicio

[?]14ml 1.02mmol [0.02M]10.2ml

Fe3+ + e-)5 Mn2+ + 4H2O(l) 5Fe3++ Mn2+ + 4H2O(l)

0.204mmol [?]=1.02/14 [?]=0.072M

p.eq

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1.02mmol 0.204mmol

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… ION Fe EN FLUX: 2+

  𝐶 𝐹𝑒𝐦𝑉 𝐹𝑒𝐦=𝐶𝐹𝑒𝐚𝐥 𝑉 𝐹𝑒 𝐚𝐥

𝐶  𝐹𝑒𝐦𝑉 𝐹𝑒𝐦/𝑉 𝐹𝑒𝐚𝐥=𝐶𝐹𝑒𝐚𝐥   0.072 𝑀 (14𝑚𝑙)/2 𝑚𝑙=𝐶𝐹𝑒 𝐚𝐥   0.51𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒

(  

1𝐿

)(

55.84 𝑔 𝐹𝑒 =𝟐𝟖 . 𝟒𝟕𝟖 𝐠𝐅𝐞/ 𝐋 1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒

)

  𝟎.𝟓𝟏 𝑴 =𝑪𝑭𝒆 al

Posteriormente, si se desea obtener la concentración en %m/v, se multiplica la concentración en g/L por 0.1 quedando:

 

¿ 20

4. A CONSIDERAR…

[5]

  ¿pH=14 para NaOH?, entonces:

[NaOH]= [1N]= [1M]= 39.97g/L= 4%m/v.

 ¿pH=0 para HCl? entonces:

[HCl]= [1N]= [1M]= 3.14%v/v.

[5] Maaβ P., Peiβker P. et.al. Handbook of hot dip galvanization. 3rd ed., pp.40-49,79. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., Weinheim, Alemania, 2011.

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…A CONSIDERAR:  Instrumento más preciso para medición de pH.

 Muestra pequeña mismo resultado.  Ahorro de reactivos.  Mejora de instrumentos e instalaciones de laboratorio.

 Mejores condiciones de limpieza e instrumental adecuado para su mantenimiento.  Mantener la concentración del ion Fe (Flux) de acuerdo a las recomendaciones del

proveedor.

 Pedir certificados de calidad: Desengrasantes, Flux.(Manejo y gestión de sus residuos). 22

GRACIAS POR SU AMABLE ATENCIÓN.

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