Permeação de CO2 supercrítico em poli (fluoreto de vinilideno) para aplicação em altas temperatura e pressão

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Ingrassia, Antoniella
• Orientador(a): Borges, Marcelo Favaro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia
• Palavras-chave em Inglês: Offshore flexible pipes; PVDF; sc-CO2 permeation; Transport coefficients; Material characterization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/302427

Dutos flexíveis (DFs) são amplamente utilizados na indústria de petróleo e gás offshore, sendo submetidos a altas pressões, temperaturas elevadas e ambientes ricos em CO₂, como nos campos do pré-sal brasileiro. Nestas condições, o Poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) é amplamente empregado como barreira de vedação interna devido à sua elevada resistência química e estabilidade térmica. Este estudo avaliou a influência da permeação de CO2 supercrítico (sc-CO2) através do PVDF em condições representativas de operação offshore, visando analisar seu desempenho em altas temperaturas e pressões. Os ensaios de permeação foram realizados pelo método manométrico com volume constante de 63,34 cm³ a 80, 100 e 120 °C sob 200 bar, e permitiram determinar os coeficientes de permeabilidade (Pe), difusividade (D) e solubilidade (S). Os testes foram conduzidos até atingir o regime permanente, permitindo também a obtenção dos dados de fluxo de gás e de tempo time lag. As amostras foram caracterizadas antes e depois da exposição através de análises macrográficas, ensaio de dureza, avaliação de espessura, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), a fim de avaliar alterações mecânicas, térmicas e morfológicas. A influência da temperatura e o efeito da sorção sobre os coeficientes de transporte também foram correlacionados com a microestrutura do polímero e os resultados comparados com dados da literatura, quando possível. Os resultados indicaram um aumento de cerca de 302 e 422% nos coeficientes Pe e D, respectivamente, com o acréscimo de 30 °C na temperatura de ensaio e uma redução de aproximadamente 23% no coeficiente S, atribuída à menor densidade do CO2 e ao efeito da sorção. O grau de cristalinidade reduziu de 68% para um mínimo de 55% após a exposição, evidenciando, também, que o sc-CO2 promove relaxação morfológica das cadeias lamelares e parcial amorfização do polímero. Conclui-se assim que a exposição ao CO2 supercrítico compromete o desempenho de barreira do PVDF, aumentando o transporte de gás e reduzindo sua ordem estrutural.