Las industrias petroqu\u00edmicas tienen un grave problema: el desgaste que sufren por los ca\u00f1os de acero utilizados en la producci\u00f3n de etileno, la materia prima empleada en la fabricaci\u00f3n de pol\u00edmeros, tales como el polietileno y el polipropileno, usados en la confecci\u00f3n de embalajes y piezas para la industria automotriz, por ejemplo. Dichos tubos, elaborados con base en un tipo de acero refractario (resistente al calor), sufren desgastes, ocasionados por la acci\u00f3n de las altas temperaturas y de los gases utilizados en la s\u00edntesis de los pol\u00edmeros.<\/p>\n
As\u00ed, la calidad de las ca\u00f1er\u00edas constituye un factor fundamental para evitar el constante recambio de las tuber\u00edas y la consiguiente paralizaci\u00f3n de la producci\u00f3n. Por eso, y para comprender con precisi\u00f3n la naturaleza de estos desgastes, un equipo del Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas del Estado de S\u00e3o Paulo (IPT, sigla en portugu\u00e9s) decidi\u00f3 desarrollar una nueva metodolog\u00eda de ensayos, capaz de evaluar el comportamiento de aleaciones met\u00e1licas resistentes al calor bajo las condiciones de producci\u00f3n de pol\u00edmeros.<\/p>\n
El ambiente en el funcionan estos tubos en forma de serpentina es el interior de los hornos de pir\u00f3lisis (la descomposici\u00f3n por calor, sin presencia de ox\u00edgeno). En la producci\u00f3n de etileno, la superficie externa de los tubos asciende a temperaturas de hasta 1.150 grados cent\u00edgrados. El resultado es la aparici\u00f3n de dos fen\u00f3menos, que llevan el nombre de fluencia y carburaci\u00f3n. Con el primero se producen deformaciones, prodcuto de las tensiones provocadas por el calentamiento.<\/p>\n
Con el otro existe una acentuada degradaci\u00f3n, causada por la difusi\u00f3n de \u00e1tomos de carbono en el interior de la tuber\u00eda. De una manera general, los tubos son proyectados para que tengan una vida \u00fatil de 100 mil horas (alrededor de 11 a\u00f1os), pero, debido a la carburaci\u00f3n, este per\u00edodo se reduce hasta en un 50%. Hoy en d\u00eda, para garantizar la vida \u00fatil original, los fabricantes aumentan el espesor de las paredes de estas piezas, lo que encarece el producto.<\/p>\n
Los investigadores contaron con el apoyo de la FAPESP, que financi\u00f3 el proyecto en el marco del Programa Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (PITE, sigla en portugu\u00e9s). La empresa socia es Engemasa, fabricante de tubos de acero refractario de S\u00e3o Carlos (interior de S\u00e3o Paulo). Pero esta empresa no fue la primera industria involucrada en el proyecto. Cuando \u00e9ste fue concebido, en 1997, la asociaci\u00f3n se hizo con A\u00e7os Villares, que ten\u00eda una f\u00e1brica de esos tubos.<\/p>\n
Mientras el proyecto era evaluado por la Fundaci\u00f3n, la empresa cerr\u00f3 las actividades de esa planta. Entonces los investigadores del IPT le ofrecieron el proyecto a Fundinox, una divisi\u00f3n de Sulzer Brasil. La empresa lo acept\u00f3 y la investigaci\u00f3n se inici\u00f3 en mayo de 2000. Pero poco tiempo despu\u00e9s, Fundinox fue adquirida por un gran fabricante alem\u00e1n, que no demostr\u00f3 inter\u00e9s en el trabajo.<\/p>\n
Cambio de socio Para comprender la relevancia de los ensayos y los resultados de este proyecto, es necesario previamente conocer los dos fen\u00f3menos que afectan a los tubos. De acuerdo con Boccalini, la fluencia es una deformaci\u00f3n causada por dos tipos de esfuerzos: la presi\u00f3n provocada por el gas que circula en el interior de tubo y la tensi\u00f3n longitudinal ejercida por el peso de la pieza. Estas ca\u00f1er\u00edas suelen tener alrededor de 10 metros de longitud, y entre 5 y 20 cent\u00edmetros de di\u00e1metro.<\/p>\n Cuando se las somete a altas temperaturas, pueden sufrir deformaciones de hasta 10 cent\u00edmetros en su longitud. A su vez, la carburaci\u00f3n se produce cuando los \u00e1tomos de carbono presentes en la nafta y en el etileno penetran en las paredes de los tubos. “La carburaci\u00f3n es perjudicial debido a que afecta la integridad de las tuber\u00edas, con lo cual \u00e9stas quedan fr\u00e1giles y sujetas a sufrir rajaduras. Los ca\u00f1os pierden as\u00ed su capacidad de deformarse, y se tornan pasibles de sufrir fracturas catastr\u00f3ficas (rotura de la pieza)”, explica Boccalini. Cuando esto sucede, debe repararse el material o cambiarlo, lo que acarrea serios perjuicios para la empresa.<\/p>\n Para realizar los ensayos que permitieran evaluar el comportamiento de las aleaciones -compuestas de hierro, cromo, n\u00edquel y una peque\u00f1a adici\u00f3n de carbono de un 0,8%-, cuando son sometidas a la carburaci\u00f3n, los investigadores fabricaron una atm\u00f3sfera sint\u00e9tica con metano e hidr\u00f3geno en el interior de un horno, con cuerpos de prueba cil\u00edndricos de 10 mil\u00edmetros de di\u00e1metro por 70 mil\u00edmetros de longitud. La temperatura interna del horno se mantuvo en 1.150 grados cent\u00edgrados como punto m\u00e1ximo, y cada ensayo (fueron 25 en total) dur\u00f3 alrededor de 100 horas. Luego de que los peque\u00f1os cilindros sal\u00edan el horno, se los med\u00eda, para detectar de la variaci\u00f3n de masa. Posteriormente eran sometidos a un an\u00e1lisis microestructural, que envolv\u00eda el uso de diversos instrumentos.<\/p>\n En el marco de estos an\u00e1lisis, se removieron capas de metal, para saber hasta d\u00f3nde y en qu\u00e9 cantidad los \u00e1tomos de carbono penetraron en la aleaci\u00f3n. “En algunos casos, un 5% de la masa del tubo estaba compuesta de carbono, que lleg\u00f3 a difundirse 5 mil\u00edmetros en el cuerpo de prueba”, comenta el ingeniero metal\u00fargico del IPT Marcelo Moreira, encargado de la realizaci\u00f3n de los ensayos. Como resultado de ello, se not\u00f3 que el tenor de carbono creci\u00f3 de un 0,8% a un 5%. As\u00ed, Engemasa pasa a fabricar productos con una mayor capacidad de uso en las industrias petroqu\u00edmicas.<\/p>\n El proyecto<\/strong>
\n<\/strong>“Como el proyecto ya estaba en marcha, la FAPESP acept\u00f3 en que el mismo prosiguiese sin la participaci\u00f3n de una empresa socia, hasta que fuimos a golpear la puerta de Engemasa”, comenta M\u00e1rio Boccalini, investigador de la Divisi\u00f3n de Metalurgia del IPT. El trabajo concluy\u00f3 en abril de este a\u00f1o, y los resultados muestran en detalle las leyes generales sobre los dos fen\u00f3menos que afectan a los tubos. “Hicimos un avance metodol\u00f3gico in\u00e9dito en Brasil. Logramos reproducir con fidelidad las condiciones fisicoqu\u00edmicas existentes en los hornos y, a partir de all\u00ed, pudimos entender mejor la carburaci\u00f3n y la fluencia”, afirma la f\u00edsica Zehbour Panossian, coordinadora del proyecto del PITE y jefa del Agrupamiento de Corrosi\u00f3n y Protecci\u00f3n del IPT.<\/p>\n
\nDesarrollo de una Metodolog\u00eda de Ensayos de Aleaciones Resistentes a la Carburaci\u00f3n y a la Carburaci\u00f3n Catastr\u00f3fica<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nAsociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (PITE, sigla en portugu\u00e9s)
\nCoordinadora<\/strong>
\nZehbour Panossian – IPT
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 171.750,00 (empresa), R$ 27.146,00 y US$ 51.623,07 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una nueva metodolog\u00eda de an\u00e1lisis de instalaciones de petroqu\u00edmicas","protected":false},"author":127,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[437],"class_list":["post-76659","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76659","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/127"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=76659"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76659\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=76659"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=76659"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=76659"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=76659"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}