Desarrollo y vida en servicio de tubulares de ERFV

Abstract

El objetivo general de esta tesis doctoral es ampliar la ventana de operación de tubulares de material compuesto de matriz epoxi reforzado con fibra de vidrio en la industria del petróleo. Se propuso obtener una formulación para la matriz que lentifique o detenga los procesos de degradación en presencia de agua. Además, se procuró avanzar en la identificación de los procesos de degradación y en la aplicación de modelos que permitan estimar el comportamiento a largo plazo. En consecuencia, la tesis se desarrolló en tres partes: a) el estudio de los procesos de degradación de compuestos epoxi – fibra de vidrio; b) el desarrollo de tubulares para uso a alta temperatura y c) el modelado de los procesos de degradación. En la primera parte se estudiaron los procesos de deterioro de dos sistemas comerciales, epoxi-anhídrido y epoxi-amina, reforzados con fibra de vidrio en condiciones de servicio simuladas en laboratorio. Para ello, los materiales fueron sometidos a ensayos de absorción a distintas temperaturas. Por un lado, se analizó el efecto del proceso de degradación en las propiedades térmicas y mecánicas. Por el otro, se estudió la presencia de especies de bajo peso molecular presentes en la fase acuosa y aquellas especies libres presentes en el interior del material mediante técnicas de extracción, espectroscopia infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y cromatografía de permeación de geles (GPC), de manera de establecer el efecto del proceso de degradación a nivel molecular. En la segunda parte de este trabajo se propuso el desarrollo de una formulación libre de aminas que permita trabajar a altas temperaturas. A fin de lograr este objetivo, se sintetizaron dos sistemas a base de epoxi. El estudio del proceso de degradación se llevó a cabo de manera análoga a la primera parte y los resultados son prometedores comparados con los sistemas comerciales. Por o tanto, se realizó un estudio de las condiciones de procesabilidad para uno de los sistemas que concluyó con el procesamiento por filament winding de un prototipo. El conocimiento adquirido permitió el desarrollo de la tercera parte de la investigación, en la que se utilizaron de herramientas computacionales para estimar el comportamiento de los materiales en condiciones de envejecimiento simuladas en laboratorio. En base a eso, se implementaron dos modelos: uno basado en la degradación por difusión-relajación para predecir el comportamiento de los sistemas epoxi desarrollados en la segunda parte del trabajo, y otro que considera los procesos de difusión y reacción que sufre la matriz epoxi-anhídrido. En ambos casos, los parámetros fueron optimizados mediante el método de algoritmos genéticos. Mail del autor/a Florencia Arrosio <florenciaarrosio@outlook.com>