Evaluación del comportamiento adhesivo y mecánico de una matriz compuesta por fibra de carbono y resina epóxica modificada con óxido de grafeno en la rehabilitación externa de tuberías de acero al carbono

Abstract

La corrosión externa localizada de tuberías de acero al carbono representa un problema crítico en la integridad de los sistemas de transporte de fluidos, afectando tanto la seguridad como la eficiencia operativa. Para mitigar este desafío, se han desarrollado soluciones que incluyen la aplicación de refuerzos externos no metálicos, los cuales combinan resinas y fibras de alta resistencia. Es fundamental que estas resinas posean una fuerte adhesión a la superficie metálica y una robusta estabilidad frente a diversos agentes químicos y la exposición solar, garantizando así su efectividad a largo plazo. Este estudio se centra en evaluar el desempeño de una nueva resina epóxica modificada mediante la incorporación de óxido de grafeno, que se integra en un sistema no metálico para el refuerzo externo de tuberías de acero al carbono. Se utilizó una resina epóxica estándar derivada del bisfenol-A como compuesto base, complementada con una amina cicloalifática modificada como catalizador, además de adicionar 1% de óxido de grafeno como material de relleno. Las propiedades de adherencia de la resina se evaluaron en sustratos de acero al carbono, siguiendo los estándares ASTM D4541. La resina, junto con fibra de carbono, se aplicó como refuerzo externo en una tubería de acero al carbono de 6’’ con un defecto de pared completa, realizándose pruebas hidrostáticas para determinar la presión de falla según la norma ASME PCC – 2 – 2018. Los resultados indicaron que la resina modificada con óxido de grafeno presenta propiedades de adherencia superiores a las de la resina comercial, y su uso en el refuerzo no metálico aumentó la presión de falla, sugiriendo que esta nueva resina mejora significativamente el comportamiento del refuerzo externo no metálico en tuberías de acero al carbono, identificando así un material innovador que optimiza el desempeño de estos sistemas.