SUPERFICIES ALTAMENTE HIDROFÓBICAS RESISTENTES A LA EROSIÓN EN FLUJO

MARCELA ELISABETH PENOFF; UICICH JULIETA F.; GABRIELA CLARISA CAMPOS; PABLO EZEQUIEL MONTEMARTINI

Congreso; Congreso Argentino de Materiales Compuestos; 2023

Los recubrimientos multifuncionales se desarrollan desde hace décadas, aunque el requisito tecnológico impuesto a las superficies antiadherentes y autolimpiantes que consiste en tolerar condiciones ambientales agresivas, sigue siendo un desafío en la actualidad. Una forma indirecta de establecer las propiedades antiadherente y autolimpiante es el estudio de la mojabilidad. Los ángulos de contacto de avance (ACA) son ángulos de equilibrio, mientras que los de deslizamiento (AD) son dinámicos. Es común encontrar superficies rugosas con altos ACA y bajos AD debido a modos de mojado tipo Cassie-Baxter. No obstante, cuando ocurre un mojado tipo Wenzel, aún con ACA altos, un área de contacto grande entre el líquido y el sólido aumenta la fuerza de fricción anclando la gota a la superficie y aumentando los AD. De esta forma, la topografía influye fuertemente en la mojabilidad, adherencia y autolimpieza de las superficies. [1]La estrategia de incorporar cadenas poliméricas fluoradas a los materiales para obtener baja adherencia y reducir la fricción contra otros materiales, es bien conocida. No obstante, en la mayoría de los desarrollos el desgaste y la pérdida de las propiedades superficiales durante el desempeño en servicio, es un problema tecnológico vigente. Entre los tipos de desgaste encontrados, el desgaste erosivo debido al flujo, especialmente cuando acarrea partículas abrasivas, es una problemática de gran impacto. Ejemplo de ello son los lodos de arena presentes en las industrias de petróleo y gas, particularmente en los puntos de extracción de pozos no convencionales; estos lodos deben ser extraídos y conducidos al punto de tratamiento mediante bombeo y conducción a través de tuberías adecuadas. [2] El enfoque científico para el estudio de la erosión por flujo de lodos (EFL) es más complicado que el estudio de la abrasión o fricción seca o lubricada. Por un lado, hay muchos aparatos de desgaste por fricción estandarizados, pero no muchos para la EFL. Este hecho lleva a la necesidad de fabricar dispositivos propios, lo que consume tiempo y dinero. [3] Por otro lado, la falta de pruebas estandarizadas dificulta la comparación de resultados entre diferentes trabajos de investigación. [4]En este trabajo se evaluó la resistencia a la erosión por flujo de lodos de recubrimientos con alto grado de hidrofobicidad. La procesabilidad de estos recubrimientos se ensayó por aerografía, lo que permite diseñar un escalado de producción para aplicaciones tecnológicas. El recubrimiento se aplicó sobre diferentes sustratos epoxídicos, con diferentes grados de curado a fin de poder distinguir entre fallas en la superficie libre o en la interfaz con el sustrato. Se emplearon ángulos de contacto para estudiar la antiadherencia y autolimpieza y estas mismas propiedades fueron las que se utilizaron como indicador de integridad de los recubrimientos. Los materiales se sometieron a condiciones de erosión simulando operaciones de campo con flujo de lodos. El equipo empleado para la evaluación de la resistencia erosiva se construyó en las instalaciones de CET-INTEMA. Luego de realizar una calibración de las condiciones erosivas, se sometieron muestras de diferente composición y condiciones de curado del sustrato, a intervalos acumulativos de erosión, determinándose la mojabilidad en cada intervalo. Se encontró que a mayor hidrofobicidad el desgaste erosivo disminuye. Se formuló una explicación del fenómeno observado que considera las propiedades hidrofóbicas del sólido y a su vez tiene en cuenta el modelo de flujo del experimento