Erosión por lodos en resinas epoxi para recubrimientos de tuberías

Abstract

El objetivo de este trabajo fue diseñar y evaluar una metodología experimental y numérica para estudiar la erosión por partículas sólidas transportadas por agua sobre resina epoxi, analizando la influencia del ángulo de incidencia bajo las condiciones hidráulicas ensayadas. Los objetivos específicos se concentraron en construir un sistema piloto para ensayos de erosión por lodos; caracterizar la arena y la resina; realizar ensayos sobre cupones de resina epoxi a 20◦ , 45◦ , 60◦ y 75◦ ; cuantificar el desgaste mediante pérdida de masa, microscopía óptica y perfilometría de contacto; implementar un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) con seguimiento de partículas; y comparar la distribución del daño obtenida experimental y numéricamente. Se implementó un modelo computacional en un software de cálculo de elementos finitos, en el cual se resolvió el campo de velocidades del fluido mediante un modelo de turbulencia k −ω y las trayectorias de las partículas mediante un enfoque lagrangiano. A partir de las condiciones de impacto obtenidas, se calculó el desgaste con un modelo de erosión que separa las contribuciones por deformación y por corte. La microscopía óptica y la perfilometría mostraron un aumento sistemático del daño superficial con el ángulo de incidencia. Según el modelo, el corte fue el mecanismo predominante en todos los ángulos analizados, aunque la participación de la deformación localizada aumentó desde un 6 % a 20◦ hasta un 43 % a 75◦ . Esta evolución resultó consistente con la transición observada en las micrografías, desde marcas alargadas y direccionales hacia improntas de contorno redondeado. En cambio, la pérdida de masa determinada por gravimetría no permitió aislar el efecto del ángulo, debido al desgaste de los cantos de los cupones. En consecuencia, se obtuvo una concordancia cualitativa entre los resultados experimentales y numéricos, mientras que la validación predictiva del modelo, la evaluación de distintas velocidades de flujo, el ajuste de sus parámetros con condiciones independientes y la comparación entre modelos de erosión se plantean como etapas futuras.