PROPIEDADES DEL ZINC

Por Manuel Álvarez.

Según Cohen, el zinc es un metal metaestable, es decir, que todas sus constantes físicas y mecánicas hasta ahora determinadas exceptuando su peso atómico, se refieren a sistema indefinidos. La modificación que se forma después de trescientas treinta y seis horas de calefacción en solución saturada de sulfato de zinc, de densidad 7,102, sólo se convierte  muy lentamente en la estable a la temperatura ordinaria, Según Benedick, además del punto de transformación a unos 340° tiene otros segundo análogo a unos 170°.

Se ha dicho del zinc que es un metal trimorfo: el zinc “x” existiría hasta 170°,  el zinc “b” de 170 a 330° y el zinc “y” de 330 hasta 419°. La polimorfia del zinc no está indicada cualitativamente de modo claro en las marcadas variaciones de la resistencia eléctrica del zinc comercial a temperaturas creciente. Por encima de de 300 a 310°el coeficiente de temperatura es marcadamente negativo. Pero Arpi afirma que estos cambios no deben atribuirse propiamente al zinc , sino que son consecuencias de estar purificado con el cadmio.

Benedick ha sostenido también que las variaciones bruscas que se observan en las curvas de resistencia del zinc a 170, 270 y 320° solo aparecen en presencia de cadmio . Sobre la superficie pulimentada de zinc que se deja enfriar desde una temperatura superior a la del punto de fusión lentamente hasta 180° aparecen grandes poliedros sobre los cuales se hallan otros mezclados más pequeños. Estos últimos son numerosos cuando se enfría el metal entre 360 y 330° y recubren toda la superficie de los grandes cuando el enfriamiento es por debajo de los 330°.

S.Kalischer encontró que la densidad del zinc a 0° era 7,1817 ascendiendo después de calentar a 320 hasta 330° a 7,1841. Kuhlbaum, Roth y Siedler encontraron que para el zinc destilado no prensado a 20° referido al agua a 4° la densidad de 6,1225 y después de prensado a 4000 hasta 10000 atmósferas 7,12722. En cambio, un exceso de presión y estirado en frío disminuyen la densidad. Al pasar del estado sólido al líquido el zinc se dilata, volviéndose por tanto más ligero.

La dureza del zinc es algo mayor que la de la plata y algo inferior a la del cobre. El prensado endurece el zinc, entre 80 y 90° el zinc se ablanda marcadamente, por encima de 90° se va endureciendo con rapidez, de modo que el metal a 110°se comporta como a 30° fuera de que es más quebradizo. El endurecimiento cerca de 110° requiere algún tiempo y no se presenta en el zinc puro. De 110° en adelante el zinc va ablandándose   ligeramente, al subir la temperatura hasta 200° y probablemente hasta 250°.  El zinc puro solo muestra endurecimiento cerca de 200° al principiar a fundir la dureza del zinc todavía es 1½ por 100 de la que tiene a temperatura ordinaria. La dureza del zinc disminuye cuando tiene estaño y aumenta con el antimonio, aluminio, cadmio y magnesio. La acción del 4% de cobre equivale a la 0,25% de magnesio. La misma cantidad de cadmio aumenta la dureza del zinc en un 50%, el aluminio ablanda el zinc y el fósforo lo endurece.

Se consigue que el zinc adquiera maleabilidad y flexibilidad de que carece en las condiciones ordinarias a causa de su estructura cristalina, por calefacción a temperatura elevada. A temperatura ordinaria el zinc es más quebradizo y puede romperse al golpearlo con el martillo.

La maleabilidad del zinc es mucho menor que la del hierro, en cambio la plasticidad , sobre todo la del metal fundido es mucho mayor de lo que muchos creen.

El zinc se  trabaja mejor en caliente, hasta unos 150° pero a más elevada cada vez es más difícil de trabajar de modo que a 200° es más quebradizo que a la temperatura ordinaria. Hasta el punto de que se puede pulverizar en un mortero.

La dilatabilidad del zinc a diferentes temperaturas es la siguiente:

A                                                                               19°    70°   150°   250°   300°

Dilatación %                                                           1,65  300    500     3          2

Límite de carga en Kg por mm. cuadrado       12,4  3,6     2,4     0,7       0,6.

El zinc tiene un color blanco agrisado con viso azulado y lustre metálico intenso, que se conserva si se guarda en sulfuro de carbono.

Por calefacción es el metal más dilatable, algo más que el plomo y dos veces y media más que el hierro forjado.

El coeficiente de dilatación lineal del zinc por el calor es de 0,00002905 y el cúbico entre 0 y 100° 0,000089.

Las varillas de zinc calentadas no recobran su longitud primitiva por enfriamiento.

El punto de ebullición del zinc a la presión de 760 mm. es de 920° cómo temperatura de fusión se indica la de 417°

Destacar que en contacto con el aire seco el zinc conserva su brillo a la temperatura ordinaria, en el aire húmedo se cubre de una película gris que preserva a las capas inferiores de ulterior oxidación. Esta película está formada por una mezcla de hidróxido y metal; al cabo de algún tiempo toma un color blanco por la acción del ácido carbónico formándose carbonato bárico hidratado. Este se adhiere bien pero es soluble en el agua que contenga anhídrido carbónico y amoniaco.

El aire en movimiento oxida más al zinc que el aire en reposo , según la proporción de gas carbónico que contenga el aire húmedo actúa con distinta intensidad; la acción es más enérgica en presencia de gas sulfuroso.

Cuando la superficie del zinc está oxidada cesa la acción del oxígeno seco por debajo de los 150° a mayor temperatura sigue.

El hidrógeno sulfurado a la temperatura ordinaria actúa primero sobre el zinc hasta que se ha formado una capa protectora de sulfuro, con el vapor de zinc forma sulfuro de zinc cristalizado. Mezclado con el aire, el hidrógeno sulfurado actúa rápidamente sobre el zinc.

Los halójenos húmedos atacan al zinc.

El cloro puede ser desposeído de todo indicio de agua haciéndolo pasar por limaduras de zinc.

El cloro seco no ataca al zinc y tampoco el cloro húmedo.

vista interior
parte interior de la chapa en contacto con la madera
vista exterior
parte exterior de la chapa, expuesta a la atmósfera reinante

En el agua el zinc es estable, mientras el agua este en todo exenta de gases y el zinc sea puro. En cambio, el agua actúa con energía sobre el zinc en  presencia de oxigeno, sobre todo cuando el metal unas veces está mojado y otras no. En estas condiciones se forma algo de hidróxido que es ligeramente soluble. Destaco la certeza de estos datos, puesto que en algunas de las probetas que se están analizando en Cumalsa, S.l. Durante 17 años, vamos evidenciando que en una superficie de aproximadamente 1000 m², el zinc por su parte interior está sometido a una humedad constante siendo esta humedad provocada por vapor de agua suficientemente clorada y no se aprecia más que una ínfima capa viscosa de hidróxido . Para esta conclusión se han escogido varias  tablas al azar, sometidas a peso, preparamos una  1.120 cm³ de volumen, la cual en el momento de sacarla de su su situación original pesaba 1000 g. Sometida a secado natural en lugar cerrado y soleado durante 30 días, su peso bajo a 550 g. Lo que significa que la diferencia de peso equivale a  la cantidad de agua despejada. concretamente 0.4g/cm³, 0,4  l/dm³. Consideramos así porcentaje aproximado de  81,88% de humedad.   Destacar que la tabla es de, madera de pino, y la chapa esta directamente instalada sobre ella, Si se ha observado una exagerada corrosión   en el clavazón, por el contrario el zinc no acusa ninguna corrosión mas lejos de algunas manchas de hidróxido en zonas puntuales. La imagen  tomada de la chapa por su pare interior, se puede ver claramente las huellas de las tablas y los huecos lineales de separación. ( después de 365 días las mismas muestras extraídas siguen en observación en condiciones diferentes ) La siguiente imagen pertenece a la misma chapa por su parte exterior.

A.De la Rive, hizo detenidos estudios sobre la acción de los ácidos sobre el zinc. Esta acción está favorecida por la presencia de impurezas en el metal y el zinc puro se disuelve con alguna dificultad aún en los ácidos más enérgicos.

En sus combinaciones funciona el zinc como divalente.

El zinc no es separado de sus soluciones directamente por ningún metal, pero se separa de ellas por la corriente eléctrica.


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Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso expreso del autor.

Ventilación de la chapa de zinc ¿si, o no?

CÁMARA DE VENTILACIÓN EN CUBIERTAS DE ZINC.

Con frecuencia venimos publicando datos sobre los diferentes comportamientos de la chapa de zinc instalada en cubiertas  y de la necesidad de tener en cuenta una serie factores que creemos indispensables para su  durabilidad. Diversas fuentes señalan uno como primordial    procurar una mal llamada cámara de ventilación entre la chapa de zinc y el soporte. Nosotros discrepamos de esa necesidad, diversas probetas nos van confirmando que no es tan necesaria la cámara de aire si se parte de un soporte compatible.

lámina destruida
Lámina totalmente descompuesta
corrosión 15
Chapa de zinc corroída, lleva lámina intermedia
Imagen recogida después de 17 años instalada la chapa de zinc sobre entablado de madera de pino

Algunas filiales de fabricantes conocidos aseveran rigurosas recomendaciones de materiales complementarios, entre ellos las famosas láminas  que ellos mismos comercializan  presentándolas cada cual como la mejor.  Nosotros, cuando nos referimos a estos complementos que por necesarios se deben de instalar intermedios para conseguir más que una cámara de aire, mal llamada de ventilación,  sirven para separar la chapa del soporte la mayoría de las veces incompatible con la hoja de zinc. Hemos decidido llamarle lámina alveolar, huimos de marcas comerciales o de tipologías, consideramos que una cámara de aire es suficiente se logre como se logre, eso sí, el material empleado ha de ser no solo compatible con el zinc a su vez ha de reunir garantías de estabilidad en el tiempo, pues podemos comprobar como muchas  láminas terminan destruyéndose. (así lo podemos comprobar en la imagen) En este caso se instaló chapa de zinc sobre una base de panel prelacado, separando la chapa del panel por medio de una lámina. no solo la lámina esta destruida , a la vez se va desintegrando  la protección de la chapa base (que configura el panel)  de forma que se esta originando la llamada corrosión filiforme en la chapa, lo abunda  quedando la chapa del panel totalmente desprotegida con la consiguiente condena de corrosión que a la vez interactúa con la chapa de zinc.   Seguimos manteniendo que el principal cometido de estos adyacentes es separar la chapa del soporte incompatible. Por tanto, la lámina va a cumplir dos funciones, una separar absolutamente la chapa del soporte incompatible y otra asegurar la minúscula  cámara de aire. Estas recomendaciones de que si unas u otras son mejores, están creando una gran confusión en el consumidor. Se da la circunstancia de que en el zinc se rinde muy rápidamente ante lo que no acepta o le causa daño, no descuidemos que requiere de protección para conservarse a la intemperie, por otra parte  se trata de una chapa de poco grosor  en mayoría de 0,65 mm.  A mínima alteración en el grosor que no cuente con posterior protección se va a ir produciendo la perforación.     Es curioso que se recomiende una cámara de ventilación casi como vital y se pase por alto la forma más efectiva que es el entablado de madera de pino que como añadido es compatible, por su PH ( entre 5 y 7 ) ,  con el zinc. ¿Qué pasa para no referirse a esta fórmula constructiva?  ¿Problema de intereses?   Quizás echaría al traste  el negocio de las láminas mágicas.  Lo significativo es que cuando se escuchan las recomendaciones parecen milagrosas, cada cual parece ser que está fabricada con tanta precisión científica que no da lugar a dudas,  pero cuando se observan algunos resultados, si, cuando el zinc se corroe,o cuando la lámina se descompone,  la culpa nunca es ni del material ni de los complementos que vende el fabricante, que va, rápidamente sin buscar  el origen  se le endosa culpabilidad  al ambiente o al instalador, a este último depende, si compra mucho solo el ambiente es el culpable ahora si compra poco o no compra está condenado.

Podemos confirmar un dato: chapa de zinc sometida a una humedad constante que ronda el 74% en su parte interior, puesta directamente sobe tabla de pino,  la  chapa y tabla permanecen intactas después de varios años. Evidentemente que carece de cámara de ventilación y lo peor, la humedad es constante y esta conmutando la chapa con la tabla, sin embargo, después de años la chapa está funcionando correctamente. Bien conocemos el fenómeno de la corrosión, que se debe a la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. (de ello hablamos mas extensivamente en nuestro apartado técnico).

Principalmente son tres los fenómenos que pueden terminar acusando las cubiertas de zinc, la corrosión, el resquebrajamiento y la rotura por fatiga o tensión. Los tres pueden ser igual de ruinosos. Analizados minuciosamente el más complicado  es la corrosión. No se conocen estudios encaminados a evitar la corrosión tanto exterior como interior en el zinc. En nuestro departamento técnico nos vamos valiendo de los datos que obtenemos en el día a día.

corrosión 2
la chapa esta sobre un tablero aglomerado

Debería los suministradores, o los fabricantes dar  razonamientos precisos de cual es el motivo de que muchas cubiertas con escasos años de vida estén en estado ruinoso. 

En Cumalsa, S.L. Desde las primeras cubiertas que hemos realizado, observamos el comportamiento del zinc con cierta regularidad y tratamos de analizar escrupulosamente cualquier deficiencia que nos encontramos, ello nos permite no seguir cayendo en el error o errores que causan deficiencias.  Todos los materiales se fabrican bajo un severo control, el zinc sin dudas nos consta que así es, pero ¿Por qué, hablando vulgarmente, se pudre el zinc, por qué se resquebraja o se rompe, cual es la causa, que fenómenos le atacan hasta el punto de que en breve tiempo una cubierta (por zonas de la misma) este inservible, se pudo prever esto a la hora de instalar el zinc?  Son muchas preguntas que sí tienen respuesta razonada. Desde CUMALSA, S.L.  Iremos dando esas respuestas  siempre según nuestro criterio que no es otro que el proveniente de irle dando forma a los datos veraces que tenemos, quizás erremos en alguna explicación científica, pero los  datos no son  fruto de nuestra imaginación, es la pura realidad que tan de cabeza trae a muchos consumidores que han confiado en un metal tan atractivo, funcional y duradero, sin embargo  se ven demasiados resultados nefastos.

Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso expreso del autor.

CAMBIO DE COLOR EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL

CAMBIOS DE TONALIDAD EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL

Pregunta común cuando nos disponemos a instalar una cubierta con chapa de zinc natural. ¿cuanto tiempo va a tardar en perder el color? Antes de nada conviene entender ese término de “natural”,  El zinc que actualmente se comercializa en el mercado y para cubiertas, se produce en las fabricas bajo unos parámetros de calidad  similares conforme a unas normas específicas. Si bien, por lo que hemos podido ver, difieren bastante unas de otras el proceso de laminación. Nuestra última visita la hemos realizado a Asturiana de Laminados (“ELZINC”), en donde pudimos ver un proceso fundición y laminación de vanguardia, lo que sin duda repercute en las características finales de la plancha de zinc.  Cuando decimos zinc natural, nos estamos refiriendo a una calidad de sin más aditivos “hasta la fecha” que aquellos precisos para que el metal preste su mejor servicio. Generalmente, los aportes de otros metales a la fundición, que aquí nos importan” suelen ser pequeñas porciones de cobre y titanio. Una vez fundido, se lamina hasta conseguir el grosor y anchura  deseado, consiguiendo así una bandas embobinadas de gran tonelaje de color parecido al de la plata pulida, se identifica como blanco agrisado con viso azulado y lustre metálico intenso, este es el zinc natural, si bien algunos dan en llamarle zinc titanio, o zinc al titanio,  poco se menciona el cobre y nada se dice zinc al cobre, será por el poco atractivo de la expresión.

Conviene saber, que una vez terminado el proceso de laminación y el zinc esta en condiciones de ser utilizado en obra, es cuando puede sufrir las demás cambios de acabado, siempre superficiales, y de ahí salen las diferentes tonalidades. De estos procesos de cambios de tonalidad, sus formulas secretas están muy bien guardadas por los fabricantes, nosotros solo pudimos ver la majestuosa maquinaria, en la fabrica ya citada,  y como entra el metal de un color y sale de otro, la explicación que nos han dado, “secreto profesional” nada más. Estos acabados, que se van a presentar en infinitas tonalidades, hasta el punto que si se hace en etapas distintas, “algunos fabricantes” no garantizan la misma tonalidad.   Los pre-patinados   evitan  la belleza de la transición del color natural del paso al color   gris opaco, que es el verdadero color y por el que se identifica a primera vista, incluso de profano, una cubierta de chapa de zinc. Todo lo demás es un surtido de colores que no dejan de ser interesantes para quienes quieren para sus cubiertas la calidad del zinc sin excusas pero viéndolo del color que le apetece.  En el fondo lo importante es que es zinc. 

HE AQUÍ LA RESPUESTA A COMO SE PRODUCE EL CAMBIO DE COLOR EN LA CHAPA DE ZINC NATURAL 

En contacto con el aire seco el zinc conserva su color brillo a la temperatura ordinaria; en el aire húmedo se cubre de una película gris que preserva a las capas inferiores de ulterior oxidación. Esta película está formada por una mezcla de hidróxido y metal; al cavo de algún tiempo toma  color blanco por la acción del ácido carbónico, formándose carbonato bárico hidratado, este se adhiere bien pero es soluble en el agua que contenga anhídrido carbónico y amoníaco. La oxidación del zinc es tanto mayor cuanto  más grosera   es su estructura cristalina.

cubiertas-de-zinc
color del zinc natural
Cubierta de zinc natural después de 15 días instalada

Como producto secundario se forma peróxido de hidrógeno. El aire en movimiento oxida más el zinc que el aire en reposo. Según la proporción de gas carbónico que contenga, el aire húmedo actúa con distinta intensidad; la acción es más enérgica en presencia de gas sulfuros.

Podemos asegurar que el proceso de cambio de color es relativamente corto. Aunque el proceso comienza desde el mimo momento que se instala . en algunas zonas geográficas el cambio de tonalidad vivible se puede producir en un par de días siempre que se coincida con la atmósfera que lo obligue. En cualquier caso, el zinc va a dejar su brillo en tiempo muy breve, irá pasando a una tonalidad más gris y opaca, no deja de ser atractiva esta transición la que nos permite ir contemplando la belleza del cambio que terminara finalmente en una estabilidad perpetua

En origen, la chapa era totalmente negra

Para evitar este proceso visual de cambio de tonalidad se suele acudir a la elección de chapa pre-patinada de nombres comerciales conocidos, que a priori no tienen más que eso, un color diferente desde el inicio a parte del precio significadamente mayor, color similar que la chapa de color natural va a terminar adquiriendo.

En la tercera imagen podemos ver dos tonalidades en la misma chapa, se trata de zinc de nombre comercial conocido (según sus etiquetas)   .  En principio las dos caras tenían el mismo color totalmente negro, pasados unos años, la parte interior siguió casi conservando el color mientras que la parte exterior se aproxima al color final del zinc natural, es decir que perdió su tonalidad negra como se puede observar.

Nota: todos los artículos y publicaciones que se hacen en la Página Web de Cumalsa, S.l. proceden de sus propias investigaciones tanto de campo como de informaciones recopiladas de diferentes textos asociados con la materia. Por lo que están amparadas por derechos de autor.  Se prohíbe  el copiado o la difusión por otro cualquier medio sin permiso por escrito del  del autor. 

M. Álvarez