T eball de Fi de G au
G au en Enginye ia en Tecnologies Indus ials
Es udi de co osió i selecció de ma e ial
d‘un eac o pe a la p oducció de SAF
MEMÒRIA
Au o : Aleix Alejand e Ta agó
Di ec o : Jose Luis Ma in Godoy
Con oca ò ia: Gene 2025
Escola Tècnica Supe io
d’Enginye ia Indus ial de Ba celona
Pàg. 2 Memò ia
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 3
Resum
En aques eball, s’es udia el disseny d’un eac o que o ma pa d’una plan a de p oducció
de biocombus ibles pe a l'a iació o SAF (sus ainable a ia ion uel) a pa i de g eixos.
Aques eac o és una pa essencial del p océs, ja que en ell passem de eni els g eixos,
d’o igen ege al o animal dels quals s’alimen a, a compos os químics que poden se
ac a s, com les pa a ines. Els g eixos dels quals s’alimen a el eac o a ui en dia no enen
gai e so ida i són is os com un esidu, d’aques a mane a se li pod à dona so ida a
g eixos esiduals comuns, com a a olis, i ap o i a -se pe a pode edui l’ús de combus ibles
òssils.
Així doncs, en aques a memò ia s’es udia el disseny del eac o que du a e me el p océs
an e io men menciona . S’es udia an les condicions de eball a les que l’equip es à
exposa , ja que pe aconsegui els p oduc es que olem s’ha d’ope a a al es empe a u es
i p essions, a més a més, g an pa del p océs u ili za hid ogen, que en con ac e amb els
ace s po ocasiona p oblemes g eus de co osió. Al lla g de la memò ia es de allen com
uncionen els di e en s mecanismes de co osió que pod ien a ec a el eac o i
pos e io men s’anali za quins són ealmen una amenaça pe a la se a in eg i a
es uc u al.
Pos e io men , es a à una ece ca pe de e mina quina és la millo elecció de ma e ial
possible pe e cada pa del eac o , i segui d’això, es po a à a e me un seguimen
comple del p océs de cons ucció pe al d’assegu a que no hi hau à isc de allades, o
anali zan el eac o amb es is especiali za s sense danya l’es uc u a.
Pe acaba , s'inclou la plani icació seguida du an el p ojec e, així com el p essupos
d'aques . A més a més, es eali za un es udi ambien al pe a alua l’impac e ambien al que
aques p océs compo a, i es compa a à el esul a inal de l’es imació de con aminació
amb una p edicció dels possibles a an a ges que aques eac o p opo ciona à al lla g
d’uns anys en e e en a l’es al i de combus ibles òssils, pe al de de e mina si la se a
implemen ació és bona o pe judicial pe al medi ambien .
En esum, aques a memò ia esc i a demos a que el p ojec e s'ha du a e me de mane a
sa is ac ò ia. S'han segui o es les ases necessà ies pe a l'execució del p ojec e i s'han
aconsegui o s els objec ius ma ca s inicialmen , an ècnics i p o essionals com
pe sonals.
Pàg. 4 Memò ia
Resumen
En es e abajo, se es udia el diseño de un eac o que o ma pa e de una plan a de
p oducción de biocombus ibles pa a la a iación o SAF (sus ainable a ia ion uel) a pa i
de g asas. Es e eac o es una pa e esencial del p oceso, ya que en él se ans o ma las
g asas, de o igen ege al o animal, en compues os químicos que pueden se a ados,
como las pa a inas. Las g asas u ilizadas po el eac o hoy en día ienen poca salida y se
conside an un esiduo, po lo que se pod á da salida a g asas esiduales comunes, como
acei es, y ap o echa las pa a educi el uso de combus ibles ósiles.
Así pues, en es e in o me se es udia el diseño del eac o que lle a a cabo el p oceso
mencionado an e io men e. Se analiza án las condiciones de abajo a las que el equipo
es á expues o, ya que pa a ob ene los p oduc os deseados se debe ope a a al as
empe a u as y p esiones, además de que g an pa e del p oceso u iliza hid ógeno, lo que
puede causa p oblemas g a es de co osión al en a en con ac o con los ace os. A lo
la go del in o me se de allan los di e en es mecanismos de co osión que pod ían a ec a
al eac o y, pos e io men e, se analiza cuáles ealmen e ep esen an una amenaza pa a
su in eg idad es uc u al.
A con inuación, se lle a á a cabo una in es igación pa a de e mina la mejo elección de
ma e ial posible pa a ab ica cada pa e del eac o , y luego se ealiza á un seguimien o
comple o del p oceso de cons ucción pa a asegu a que no haya iesgo de allos, odo ello
analizando el eac o con he amien as especializadas sin daña la es uc u a.
Finalmen e, se incluye la plani icación seguida du an e el p oyec o, así como el
p esupues o de es e. Además, se ealiza un es udio ambien al pa a e alua el impac o
ambien al de es e p oceso, y se compa a á el esul ado inal de la es imación de
con aminación con una p edicción de los posibles bene icios que es e eac o
p opo ciona á a lo la go de los años en é minos de aho o de combus ibles ósiles, con el
in de de e mina si su implemen ación es bene iciosa o pe judicial pa a el medio ambien e.
En esumen, es e in o me demues a que el p oyec o se ha lle ado a cabo de mane a
sa is ac o ia. Se han seguido odas las ases necesa ias pa a la ejecución del p oyec o y
se han alcanzado odos los obje i os es ablecidos inicialmen e, an o écnicos y
p o esionales como pe sonales.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 5
Abs ac
In his wo k, he design o a eac o ha is pa o a bio uel p oduc ion plan o a ia ion o
SAF (sus ainable a ia ion uel) om a s is s udied. This eac o is an essen ial pa o he
p ocess, as i ans o ms a s, o ei he ege able o animal o igin, in o chemical compounds
ha can be p ocessed, such as pa a ins. The a s used by he eac o oday ha e li le
demand and a e conside ed was e, hus enabling he use o common esidual a s, such
as oils, and making i possible o educe he use o ossil uels.
The e o e, his epo s udies he design o he eac o ha ca ies ou he a o emen ioned
p ocess. The ope a ing condi ions o which he equipmen is exposed will be analyzed, as
o ob ain he desi ed p oduc s, i mus ope a e a high empe a u es and p essu es, and
also, much o he p ocess uses hyd ogen, which can cause se ious co osion issues when
in con ac wi h s eels. Th oughou he epo , he a ious co osion mechanisms ha could
a ec he eac o a e de ailed, and subsequen ly, i is analyzed which ones uly ep esen
a h ea o i s s uc u al in eg i y.
Nex , esea ch will be ca ied ou o de e mine he bes ma e ial choice o manu ac u ing
each pa o he eac o , ollowed by a ho ough moni o ing o he cons uc ion p ocess o
ensu e ha he e will be no isk o ailu es, analyzing he eac o wi h specialized ools
wi hou damaging he s uc u e.
Finally, he planning ollowed du ing he p ojec is included, as well as he p ojec ’s budge .
In addi ion, an en i onmen al s udy is conduc ed o assess he en i onmen al impac o his
p ocess, and he inal esul o he pollu ion es ima e is compa ed wi h a p edic ion o he
po en ial bene i s his eac o will p o ide o e he yea s in e ms o ossil uel sa ings, o
de e mine whe he i s implemen a ion is bene icial o ha m ul o he en i onmen .
In summa y, his w i en epo demons a es ha he p ojec has been ca ied ou
sa is ac o ily. All he necessa y phases o he execu ion o he p ojec ha e been ollowed,
and all he objec i es ini ially se , bo h echnical and p o essional as well as pe sonal, ha e
been achie ed.
Pàg. 6 Memò ia
Con ingu
RESUM ____________________________________________________ 3
RESUMEN _________________________________________________ 4
ABSTRACT ________________________________________________ 5
CONTINGUT________________________________________________ 6
GLOSSARI I NOMENCLATURA ________________________________ 8
LLISTAT DE FIGURES ______________________________________ 11
LLISTAT DE TAULES _______________________________________ 13
1. PREFACI _____________________________________________ 14
2. INTRODUCCIÓ ________________________________________ 15
2.1. Mo i ació .......................................................................................................... 15
2.2. Abas del eball .............................................................................................. 16
2.3. Reque imen s p e is ...................................................................................... 16
2.4. Objec ius del eball ........................................................................................ 17
3. PART TEÒRICA ________________________________________ 18
3.1. Desc ipció de co osió.................................................................................... 18
3.2. Fonamen s bàsics de la co osió .................................................................. 19
3.3. Te modinàmica de la co osió ....................................................................... 20
3.4. Cinè ica de la co osió:................................................................................... 24
3.5. Mecanismes de co osió ................................................................................ 26
3.5.1. Mecanismes de co osió a baixes empe a u es ............................................. 27
3.5.1.1. Co osió gal ànica ............................................................................ 27
3.5.1.2. Co osió pe picadu es o ‘pi ing’..................................................... 27
3.5.1.3. Co osió pe cle ills .......................................................................... 28
3.5.1.4. Co osió in e g anula ....................................................................... 29
3.5.1.5. E osió-co osió .................................................................................. 30
3.5.1.6. Co osió pe es ès ........................................................................... 30
3.5.1.7. Co osió pe hid ogen....................................................................... 31
3.5.2. Mecanismes de co osió a al es empe a u es ................................................ 32
3.5.2.1. Oxidació a al a empe a u a ............................................................ 32
3.5.2.2. Sul i ació ............................................................................................ 33
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 7
3.5.2.3. High empe a u e hid ogen a ack (HTHA) .................................... 34
4. DESCRIPCIÓ DEL PROCÉS DE PRODUCCIÓ DE SAF ________ 36
5. ANÀLISI I RESULTATS __________________________________ 38
5.1. P océs de selecció de ma e ials ................................................................... 38
5.1.1. Anàlisi mecànica ................................................................................................. 38
5.1.2. Con emplació de possibles co osions ............................................................. 39
5.1.3. Anàlisi d’exposició ambien al ............................................................................. 47
5.1.4. De e minació del ma e ial .................................................................................. 48
5.1.5. Selecció inal del ma e ial................................................................................... 52
5.2. Validació de l’equip dissenya ....................................................................... 53
5.2.1. Tes PMI ............................................................................................................... 53
5.2.2. Tes ul asònic de les soldadu es ...................................................................... 55
5.2.3. Tes magnè ic de pa ícules ............................................................................... 56
5.2.4. Anàlisi de di acció ul asònica de emps de ol (TOFD) ................................ 58
5.3. P essupos del p ojec e ................................................................................. 60
6. PLANIFICACIÓ ________________________________________ 62
7. ESTUDI ECONÒMIC ____________________________________ 63
8. ESTUDI AMBIENTAL ___________________________________ 66
9. ESTUDI SOCIAL I D’IGUALTAT DE GÈNERE________________ 68
10. CONCLUSIONS ________________________________________ 69
11. AGRAÏMENTS _________________________________________ 71
12. BIBLIOGRAFIA ________________________________________ 72
13. ANNEXES_____________________________________________ 75
Pàg. 8 Memò ia
Glossa i i Nomencla u a
TFG: T eball i de g au
SAF: Sus ainable a ia ion uel (combus ibles sos enibles pe a l’a iació)
HTHA: High empe a u e hid ogen a ack (a ac d’hid ogen a al a empe a u a)
API: Ame ican pe oleum ins i u e (ins i u ame icà del pe oli)
ANSI: Ame ican na ional s anda ds ins i u e (ins i u ame icà nacional d’es ànda ds)
AWS: Ame ican welding socie y (socie a ame icana de soldadu a)
WRC: Welding esea ch council (consell de ece ca de soldadu a)
ASME: Ame ican socie y o mechanical enginee s (associació ame icana d’enginye s
mecànics)
ASTM: Ame ican socie y o es ing and ma e ials (associació ame icana de es i ma e ials)
IUPAC: Unió in e nacional de química pu a aplicada (sigles en anglès)
∆𝐺°: Ene gia lliu e de Gibbs (J)
∆𝐻°: En alpia (J/kg)
∆𝑆°: En opia (J/K)
𝑇: Tempe a u a absolu a (K)
𝑅: Cons an dels gasos ideals (8,314472 J/(K·mol))
𝐾: Cons an d’equilib i (mol/L)
𝐸: Po encial co e gi de l’elèc ode (mV, o i que en SI les uni a s són V)
𝐸0: Po encial en condicions es ànda d (mV, o i que en SI les uni a s són V)
𝑛: Nomb e de mols d’elec ons que pa icipen a la eacció (mol)
𝐹: Cons an de Fa aday (96.500 C/mol)
𝑄: Quocien de eacció co esponen (adimensional)
𝑟𝑟𝑒𝑑: Rà io de educció
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 9
𝑟𝑜𝑥𝑖𝑑: Rà io d’oxidació
𝑖0: Densi a de co en in e can iada (A/𝑐𝑚2)
𝜂𝑎: Pola i zació d’ac i ació (V)
𝑖: Densi a de co en (A/𝑐𝑚2)
𝛽: Cons an de Ta el (V)
𝛼: Coe icien de sime ia
𝑖𝐿: Densi a limi de co en de di usió (A/𝑐𝑚2)
𝐷: Coe icien de di usió (𝑐𝑚2/𝑠)
𝐶𝐵: Concen ació de eac ius en solució (mol/cm)
𝑥: G uix de la capa de di usió (cm)
𝜂𝑐: Pola i zació pe concen ació (V)
𝜂𝑇: Pola i zació o al (V)
CR: ‘Co osion a e’ o axa de co osió (mm/y)
W: Massa pe duda (g)
A: Supe ície inicial de ma e ial exposa (mm)
T: emps d’exposició (d)
D: Densi a del me all (g/mm3)
PREN: Pi ing esis ance equi alen numbe (nume o equi alen de esis ència a pi ing)
𝐶𝑟: % de C om
𝑀𝑜: % de Molibdè
𝑊: % de Wol ami o Tungs è
𝑁: % de Ni ogen
SCC: S ess co osion c acking (co osió pe es ès)
HCP: Hexagonal close packing (empaque amen hexagonal anca )
Pàg. 16 Memò ia
2.2. Abas del eball
El eball é com a objec iu el disseny i selecció de ma e ial d’un eac o d’una plan a de
p oducció de bioca bu an s (SAF). És un eball amb un en ocamen indus ial, que
anali za els aspec es de cada ma e ial en unció de les especi icacions mecàniques de
disseny de l’equip i el p essupos op imi za pel i ab icació, disseny d’aques , i d’aques a
mane a elegi -ne el millo ma e ial pe a cada componen .
El p ojec e se cen a à inicialmen en l’es udi bibliog à ic de o s els ac o s que cal eni
en comp e pel que a a la co osió i de e io ació dels ma e ials que pos e io men
s’anali za an. Ens cen a em en els mecanismes de co osió que a ec en ce s ipus de
ma e ials, i l’e olució que enen aques s, pe al de sabe com ac uen de àpid i pe què
succeeixen aques s enòmens. Pos e io men , s’a alua an els pa àme es mecànics del
eac o pe al d’es ima els alo s de esis ència que hau à de supo a i es ind an en
comp e els elemen s amb els quals el eac o es a à en con ac e, i des d’aques pun ,
e un llis a de possibles ma e ials a u ili za . Finalmen , s’a alua à la cons ucció del
eac o i comp o a à que els p ocessos de con o ma del ma e ial s’han e
adequadamen pe al d’e i a allades pe de ec es o i egula i a s du an la ase de
cons ucció.
Addicionalmen , ambé es a à an un es udi econòmic com un es udi d’impac e
ambien al, en ac a -se d’un p ojec e d’enginye ia.
2.3. Reque imen s p e is
Com en qualse ol p ojec e d’enginye ia, exis eix un ma c no ma iu (no mes legals i codis
de disseny) que s’ha de espec a pe al que o l’equip dissenya i cons uï pugui se
ins al·la de o ma co ec a i segu a. En el sec o pe oquímic i de e inamen pe la de
selecció de ma e ials exis eixen di e en s es ànda ds e e en s que les emp eses
segueixen pe al de guia -se a l’ho a de e els p ojec es com l’API, l’ANSI, l’ASME, el
WRC, l’AWS o l’ASTM, en e d’al es.
L’es ànda d API en emp eses elacionades amb la pe oquímica és e e en a eu del món,
apo en e e ències en mol íssims àmbi s de disseny en condicions mol di e ses, a ian
la p essió, la empe a u a d’ope ació o els elemen s i compos os ac a s, en e d’al es.
D’al a banda, l’es ànda d ASTM és mol més gene al, i en l’àmbi d’enginye ia en conjun
és dels més e e en s, é més de 13.000 es ànda ds elaciona s amb mol es disciplines.
Cen a en l’àmbi de ciència de ma e ials dona mol a idea sob e els di e en s ipus de
soldadu a, ac amen s è mics, equisi s químics, equisi s mecànics, d’es uc u a, e c.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 17
2.4. Objec ius del eball
L’objec iu gene al del eball és e la millo selecció de ma e ial i un mol bon p océs de
seguimen del con o ma d’un eac o d’una plan a de p oducció de bioca bu an , pe a
millo a la se a du abili a i assegu a el seu bon uncionamen . Po an a e me una
ex ensa ece ca sob e ciència de ma e ials, mè odes de co osió i sis emes de con ol de
deg adació dels equips pe al que en p ojec es, an ac uals com u u s, es sàpiguen aplica
els ma e ials més adien s i els p ocedimen s més adequa s de seguimen de la ab icació
de l’equip pe pode eu e la màxima endibili a a la ins al·lació.
Pe assoli aques esul a inal s’han es able uns objec ius pa icula s:
• Rece ca bibliog à ica de la na u alesa de la co osió i dels ma e ials més usa s en
la indús ia pel disseny d’equips d’hid ogenació a al es empe a u es i p essions.
• Es udi dels di e en s sis emes de co osió que a ec en p incipalmen els ma e ials
an e io men oba s, les se es causes, quins e ec es enen en els ma e ials i de
quina mane a es poden p e eni .
• T oba els millo s mè odes d’anàlisi no des uc iu pe a pode e un seguimen de
l’equip, an du an la se a cons ucció així com du an la se a l'ope ació, pe al
d’op imi za les eines de man enimen pe inen .
• Calcula l‘impac e mediambien al que é un p ojec e d’aques es ca ac e ís iques en
el nos e plane a.
• A alua el cos econòmic d’una ins al·lació en unció del ma e ial u ili za pe al de
eni la meno despesa possible.
Pàg. 18 Memò ia
3. Pa eò ica
Aques capí ol p e én dona a en end e el desen olupamen eò ic del eball, es pa la à
an dels di e en s p incipals mecanismes de co osió que a aquen als me alls dels quals
es à composa el eac o , com dels onamen s isicoquímics de la co osió pe al
d’en end e el seu uncionamen . És un es udi bibliog à ic i de ca àc e in o ma iu.
3.1. Desc ipció de co osió
En aques TFG els ipus de mecanismes de co osió es udia s se an sob e o els que
a ec en els ma e ials me àl·lics, pe ò no hem d’oblida que la co osió és un enomen mol
més ampli que a ec a p àc icamen a o s els ma e ials exis en s (me alls, ce àmics,
políme s...) i que es po p odui en ambien s mol di e sos, ja sigui en con ac e amb l’ai e
de l’a mos e a, en mi jans aquosos o a al es i baixes empe a u es, pe exemple.
La co osió a en l’àmbi indus ial és un p oblema g eu, pel e que acos uma a se un dels
p incipal esponsable dels acciden s que succeeixen, com el encamen de peces, i ambé
pe què ep esen a un cos impo an . Es calcula que ap oximadamen cada pocs segons
es dissolen cinc ones d’ace al món, uns pocs nanòme es o picòme es in isibles en cada
peça, pe ò que mul iplica pe la quan i a d’ace exis en al món són ealmen una pè dua
g eu de ma e ial [2].
Quan pa lem de me alls la g an majo ia de casos de co osió es deuen a un enomen
elec oquímic en e el ma e ial i l’ambien que l’en ol a, explica a la igu a I. Pe què aques a
eacció succeeixi calen:
• Un ànode, el pol nega iu que es co oeix (ma e ial)
• Un cà ode, on els elec ons de l’ànode an a pa a
• Una con inuï a elèc ica en e l’ànode i el cà ode (conduc o in e n)
• Un medi elec olí ic que es à en con ac e an amb l’ànode com el cà ode pe
anspo a els elec ons de l’un a l’al e (conduc o ex e n)
Figu a I. T iangle de la co osió. ( on : Technip Ene gies)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 19
3.2. Fonamen s bàsics de la co osió
La co osió dels me alls és un enomen de ca àc e espon ani is des del pun
e modinàmic, a la e a els elemen s es an p esen s de mane a na u al en o ma d’òxids.
Des del p ime momen en el qual els humans am comença a ac a amb me alls hem
in en a edui els seus òxids en o ns pe al de pode -ne ob eni el me all pu , elemen al.
Quan un me all és co oeix compo a una pè dua de p opie a s mecàniques, en pe d e
capaci a s el ma e ial no compli à els equisi s ècnics pe als quals la peça a se
dissenyada, e que po ocasiona la allida del ma e ial en si. Això s’ha d’e i a pe què
compo a un cos econòmic en l'ha e de subs i ui la peça, una pe duda de emps de
p oduc i i a , una pe duda de ma e ial que pod ia ha e ingu una ida ú il més lla ga
amb un bon man enimen , i un cos humà o mediambien al en cas que la allida ocasioni
una desg àcia.
La co osió dels me alls implica dues eaccions simul ànies una d’oxidació i una de
educció, anomena p océs edox, que impliquen la ci culació d’elec ons i ions. En
aques es eaccions hi ha l’agen oxidan , que és l’elemen que cap a els elec ons
ans e i s augmen an la se a cà ega nega i a, sen el que es edueix, i d’al a banda
enim l’agen educ o , que pe d els elec ons ans e i s augmen an així la se a cà ega
posi i a, sen l’oxida . En cada pa del me all succeeixen les espec i es eaccions: a
l’ànode apa eix la eacció anòdica o eacció d’oxidació, i al cà ode apa eix la eacció
ca òdica o eacció de educció, això ho pod em ap ecia a la igu a II.
En unció de l’ambien es poden dis ingi dos ipus di e en s de co osió, la humida i la seca:
• Co osió humida: l’ambien aquós ac ua d’elec òli , on els agen s oxidan s poden
es a dissol s en aigua. Aques ipus de co osió es du a e me a una empe a u a
in e io a la seca i és el ipus més comú. Un exemple se ia el e o en con ac e amb
l’ai e amb humi a .
• Co osió seca: També se’n diu co osió a al a empe a u a és menys comú que la
humida ja que calen al es empe a u es pe què succeeixin. Passen en absència de
ase líquida pe què el ma eix me all i la capa d’òxid que c eix a sob e ac uen de
mi ja de anspo dels elec ons i els ions. Aques ipus de co osió és dona en
ambien àcid, quan hi ha ions com a a d’hid ogen, o en medi bàsic en p esència
d’ions hid òxid.
Pàg. 20 Memò ia
Figu a II. Exemple de co osió d’una ba a de e o en ambien aquós. ( on : Technip Ene gies)
3.3. Te modinàmica de la co osió
Hi ha ce s aspec es e modinàmics de la co osió que cal explica en de all pe al
d’en end e que succeeix en e els me alls que eaccionen. El p ime aspec e impo an a
comen a es l’ene gia de Gibbs (∆𝐺°), segons la IUPAC, en alpia lliu e, o simplemen
ene gia lliu e. L’ene gia lliu e és un po encial e modinàmic, és a di , una unció d’es a
ex ensi a amb uni a s d’ene gia que dona la condició d’equilib i i d’espon aneï a d’una
eacció química a empe a u a i a p essió cons an s. És la quan i a màxima de eball de
no expansió que es po ex eu e d’un sis ema anca e modinàmicamen a p essió i
empe a u a cons an , o sigui, que solamen po in e can ia calo o eball amb l’en o n
pe ò no ma è ia [3].
L’ene gia lliu e é di e en s exp essions, si en pa lem d’ella com un p océs a empe a u a i
p essió cons an s es de ineix com:
∆𝐺°=∆𝐻°−𝑇∆𝑆° (Eq. 01)
Pe ò ambé podem pa la de l’ene gia de Gibbs mola , que es po elaciona de mane a
con enien amb la cons an d’equilib i de la eacció segons:
∆𝐺°=−𝑅𝑇·ln(𝐾) (Eq. 02)
La in o mació més impo an que ens dona l’ene gia lliu e és sob e l’espon aneï a d’una
eacció, sabe si una eacció es dona à o no de o ma alea ò ia, i pe sabe si una eacció
se à espon ània o no cal mi a si ∆𝐺° és:
• ∆𝐺°>0, on la eacció no se à espon ània.
• ∆𝐺°=0, on la eacció es à en equilib i i es succei à.
• ∆𝐺°<0, on la eacció compleix la condició d’espon aneï a .
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 21
El segon aspec e impo an és l’equació de Ne ns [2], que ens ajuda a sabe el po encial
de educció d’un elèc ode quan les condicions no són les es ànda d ( empe a u a de 298K,
1 a m de p essió, concen ació 1M). S’exp essa amb la següen equació:
𝐸 =𝐸0−𝑅𝑇
𝑛𝐹 ·ln (𝑄) (Eq. 03)
El po encial de educció de e mina la endència que enen les espècies químiques a edui -
se, és a di , a p end e elec ons en les eaccions que impliquen l’in e can i d’aques s. En
l’equació de Ne ns , 𝐸0, que és el po encial en condicions es ànda d, l’hem de busca
abula en les aules de po encials de educció. Un exemple de aula amb po encials són
els que apa eixen a la aula I.
Taula I. Di e en s po encials de educció abula s. ( on : Ca hwell [4])
Aques s po encials s’ob enen u ili zan cel·les gal àniques, o mades pe dues semi-cel·les
do ades dels elèc odes ap opia s, un elèc ode amb un po encial conegu i l’al e amb el
po encial a de e mina , o s dos uni s pe un pon salí i connec an els elèc odes amb un
ol íme e pe mesu a -ne així el seu po encial de educció.
I l’úl im aspec e e modinàmic que cal ecalca són els diag ames de Pou baix. Aques s
diag ames ep esen en l’espècie o ase més es able d’un elemen en solució aquosa en
unció del po encial (eix Y) i el pH (eix X). Són mol ú ils pe l’es udi de la co osió dona
que aques s diag ames inclouen espècies en ase de solució i sòlids insolubles o poc
solubles (en alguns diag ames això apa eix ep esen a amb designado s (s), (l) i (aq) pe
indica sòlid, líquid o aquos, espec i amen ). També ens són d’aju a causa del e que ens
po a iba a p opo ciona es a ègies de p o ecció pels me alls que necessi em. En aques s
Pàg. 22 Memò ia
diag ames hi ha es ipus di e en s de línies: les ho i zon als són eaccions que solamen
depenen del po encial, les e icals són eaccions que solamen depenen del pH, i les
obliqües són eaccions que depenen an del po encial com del pH. To es les zones es
poden dis ingi a la igu a III.
Figu a III. Diag ama de Pou baix del e o. ( on : Penn S a e Uni e si y [5])
Els diag ames de Pou baix són simila s als diag ames de ase, pe ò a di e ència d’un
diag ama de ases con encional, aquí podem di idi el diag ama en es egions:
• Regió d’immuni a : Zona on el me all és e modinàmicamen es able.
• Regió de co osió: Zona on les espècies es ables són els ions solubles del me all.
• Regió de passi ació: Zona on la que un compos poc soluble del me all o ma una
capa ina p o ec o a (passi ada) sob e la supe ície, donan com a esul a una
eacció mol len a (zona d’es abili a d’òxids i hid òxids).
Cada egió ep esen a les espècies dominan s en lloc de les úniques espècies p esen s,
so a un conjun de condicions dona , i pe a espècies en solució, les especies dominan s
no sol depend an del po encial i del pH, sinó ambé de la se a concen ació.
Alho a, hi ha diag ames de Pou baix que mos en in o mació més de allada, un exemple
d’això són que es mos en les línies d’equilib i de educció de l’aigua. Aques es línies són
ú ils pe mol s aspec es, com és en els casos on l’oxidació i educció de l’aigua és àpida
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 23
en elació amb el enomen elec oquímic d’in e ès, g àcies a aques es línies eu em sí els
po encials d’oxidació i educció de l’aigua limi en el po encial que po expe imen a
l’elemen , és a di , si una solució es à exposada a un po encial més ex em en o ma
d’elèc ode o educ o químic o alesho es aquella subs ància oxida à o edui à l’aigua en
lloc de l’elemen ep esen a al diag ama. També ens poden ajuda a eu e l’equilib i de
educció de l’oxigen, ja que en ambien s ics en oxigen, el seu po encial de educció és
dependen del pH. En la igu a IV podem obse a un diag ama de Pou baix comple :
Figu a IV. Diag ama de Pou baix del e o amb línies d’equilib i de l’aigua.
( on : Chemis ylib e ex [6])
En el diag ama IV pe exemple el po encial d’equilib i es à pe sob e de la egió d’es abili a
del e o me àl·lic, això ens indica que el e o me àl·lic no és e modinàmicamen es able
a les p essions pa cials de l’oxigen del diag ama, a di e ència del 𝐹𝑒3+, que sí que ho és.
Les aplicacions dels diag ames de Pou baix impliquen es ima com el po encial d’un
sis ema en equilib i can ia en di e en s condicions.
Pàg. 24 Memò ia
3.4. Cinè ica de la co osió:
La cinè ica de la co osió es e e eix al mesu amen cien í ic de l’es abili a de les espècies
químiques p esen s du an un p océs de co osió amb di e en s subs a s de ma e ials.
Aques a examina la pola i zació dels eac an s en e mes de les se es endències
ca òdiques i anòdiques i g àcies a això anali zem a quina à io el me all es co oeix.
Sob e o s’en oca en l’es udi dels ac o s que in lueixen en la eloci a a la qual succeeix la
eacció, els ac o s més de e minan s són:
• Concen ació d’oxigen: A majo concen ació d’oxigen en l’en o n a ec a à a una
majo eloci a de co osió.
• pH: Teni un pH baix en la co osió po augmen a la eloci a de co osió, pe ò eni
un pH al po a iba a disminui -la.
• Tempe a u a: Una empe a u a al a en l’ambien de la eacció a a o eix a
augmen a la se a eloci a .
Com és d’espe a no o s els ma e ials enen cinè iques de co osió iguals, o sigui que a
pa de les condicions an e io s, hem de sabe que hi ha p opie a s in ínseques de cada
ma e ial que en en en joc a l’ho a de de e mina la eloci a de co osió.
Les condicions d’equilib i dic aminen que la à io d’oxidació i educció d’una eacció han de
se iguals. Si p enem un elèc ode d’hid ogen i ep esen em el seu po encial e sus la à io
de eacció oba em un pun que ep esen a la à io pa icula d’in e can i de la eacció,
exp essa en mols eaccionan pe cen íme e quad a pe segon. Aques a à io pa icula
d’in e can i es po exp essa com densi a de co en [3]. Podem exp essa aques a
densi a de co en a pa i de la llei de Fa aday:
𝑟𝑟𝑒𝑑 =𝑟𝑜𝑥𝑖𝑑 =𝑖0
𝑛𝐹 (Eq. 04)
La densi a de co en in e can ia és la à io d’oxidació i educció d’una eacció en un
elèc ode en equilib i exp essa en e mes de co en in e can ia . El nom de densi a de
co en és solamen una mane a con enien de ep esen a les à ios d’oxidació i educció
a ès que no hi ha lux d’elec ons pe què l’elèc ode es à en equilib i. La densi a de co en
d’in e can i (𝑖0) és la eloci a de les eaccions d’oxidació i educció en el pun d’equilib i i
cons i ueix un indicado indi ec e de la acili a amb la qual poden oco e les eaccions.
La pola i zació elec oquímica se cen a p incipalmen a es udia la cinè ica de la co osió
mi jançan la mesu a del co en i la ensió d’una cel·la elec oquímica. La pola i zació es
di ideix en dos ipus, la d’ac i ació i la de concen ació.
La pola i zació d’ac i ació és el esul a de les e apes de la eacció en la in e ase
es uc u a/elec òli , incloen -hi aquella on é lloc la ans e ència de cà egues. La eacció
de ans e ència de cà egues implica que un elec ó es mogui des de la supe ície del
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 25
me all ins al eac iu, que es oba a l’al a banda de la in e ase, a l’elec òli . Si la eacció
de ans e ència de cà egues o qualse ol e apa de la ma eixa eacció en la supe ície
me àl·lica és l’e apa més len a dins del p océs gene al de la eacció, diem que aques
p océs es à con ola pe la pola i zació d’ac i ació.
𝜂𝑎=𝛽 log (𝑖
𝑖0) (Eq. 05)
Amb aques a exp essió anomenada equació de Ta el mesu em el o e ol age o el
sob e ol a ge d’ac i ació (pola i zació d’ac i ació), on 𝛽 és la cons an de Ta el, exp essada
com:
𝛽 =2.3 𝑅𝑇
𝛼𝑛𝐹 (Eq. 06)
La cons an de Ta el ambé és el penden de pola i zació (el penden d’una eacció ca òdica
és nega iu men e que el d’una eacció anòdica és posi iu) i és una unció de la eacció, la
composició química de l’elec òli i la supe ície de eacció.
D’al a banda, la pola i zació pe concen ació és el esul a de les e apes de la eacció que
in oluc en la di usió dels eac ius ins a la supe ície on succeeix la eacció. Qualse ol
ac o que p odueixi l’esgo amen dels eac ius o l’acumulació dels p oduc es d’una eacció,
a à que disminueixi la eloci a de la eacció i que augmen i la pola i zació pe
concen ació. Si l’e apa més len a del p océs de eacció és causada pe l’espe a en
l’a ibada de eac ius o en la emoció de p oduc es, di em que la eacció es à con olada
pe la pola i zació pe concen ació [3]. Pe a pode calcula la pola i zació pe concen ació
hem de sabe quina és la densi a lími de co en de di usió.
𝑖𝐿=𝐷𝑛𝐹𝐶𝐵
𝑥 (Eq. 07)
La densi a lími de co en de di usió mesu a la capaci a dels eac ius d’a iba a la
supe ície eac i a i dels p oduc es de la eacció pe a abandona aques a supe ície. Un
cop enim aques a densi a de co en de inida podem de ini la pola i zació pe
concen ació:
𝜂𝑐=2.3𝑅𝑇
𝑛𝐹 log (1 − 𝑖
𝑖𝐿) (Eq. 08)
La pola i zació o al d’una es uc u a se à la suma de la pola i zació d’ac i ació amb la
pola i zació pe concen ació:
𝜂𝑇=𝜂𝑎+𝜂𝑐 (Eq. 09)
Podem isuali za aques es eaccions en la igu a V, i en unció del ol a ge i la densi a de
co en eu e com e oluciona.
Pàg. 32 Memò ia
El debili amen pe hid ogen acos uma a es a elaciona amb els me alls comen a s
an e io men , pe exemple, en el i ani els hid ògens dissol s dins la se a es uc u a
eaccionen i o men hid u s que al e en les p opie a s inicials del i ani, debili an -lo. El
ma eix succeeix en ace s al ca boni i al es me alls, i enca a que no se sap que succeeix
exac amen , el esul a és un debili amen del ma e ial espec e a l’inici de la di usió de
l’hid ogen.
3.5.2. Mecanismes de co osió a al es empe a u es
3.5.2.1. Oxidació a al a empe a u a
És un ipus de co osió di ec a a la base del ma e ial, que es po dona en absència
d’aigua líquida, que es à exposada a una concen ació d’oxigen ele ada, an po se
a mos è ic com p o inen de apo d’aigua o diòxid de ca boni, en e d’al es. El lími de
g a juga un pape impo an , an la o ma com la mida de g a a ec en l’oxidació, ja que
una educció de la mida de g a implica una educció de les à ios de co osió pel e que
a ec a la di usió i anspo d’oxigen [11]. D’al a banda, l’augmen de empe a u a
acos uma a implica un augmen en les à ios d’oxidació, com podem eu e en la igu a
XII.
Figu a XII. Va iació del a is d’oxidació en unció de la empe a u a ( on : esea chga e [12])
Mol s equips en pla es indus ials so eixen aques ipus de co osió i pe pode in en a
co egi -los els alia ges amb c om, níquel silici o alumini són mol bones opcions. Un al e
opció que a ec a la à io de co osió són els can is en l’es uc u a c is al·lina dels ma e ials,
on l’es uc u a HCP p esen a la à io de co osió més baix d’en e o es les es uc u es.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 33
3.5.2.2. Sul i ació
La sul i ació, com el seu nom indica, és un ipus de co osió que in oluc a la eacció del
so e amb me alls a al a empe a u a, p o ocan la o mació de sul u s me àl·lics que
acos umen a se més àgils que els me alls inicials, poden ocasiona la allada del
ma e ial. La majo pa del so e que causa la sul i ació su de p ocessos de dessul u ació
en o ma de 𝑆2, 𝐻2𝑆 o 𝑆𝑂2 , en e d’al es [3]. Aques s compos os gasosos de so e poden
desencadena àpidamen en una p ecipi ació in e na de sul u s es ables en les supe ícies
me àl·liques amb impe eccions a les se es capes oxidades de p o ecció.
Un exemple d’un alia ge que pa eix de sul i ació són els alia ges amb g an pe cen a ge de
níquel, aques s són a aca s b uscamen pe compos os gasosos de so e com els
an e io men menciona s quan enim al es empe a u es, enin una àpida pene ació
in e g anula del sul u p o ocan la desin eg ació es uc u al inicial del me all. El c om és
un elemen onamen al pe ac a con a la sul i ació, essen mol ú ils les alia ges de c om
i els ace s inoxidables amb un 12% C com a mínim (sè ies 405 i 410).
Pe a pode con ola de mane a e ec i a la sul i ació es an desen olupa una sè ie de
aules anomenades co bes de McConomy, com les de la igu a XIII, que en unció de la
empe a u a, del %S i el me all, po s eu e una ap oximació de la à io de co osió que
ind à.
Figu a XIII. Exemple de co bes de McConomy ( on : co osionpedia [13])
Pàg. 34 Memò ia
Pe a ac a amb les à ios de co osió causa s pel 𝐻2𝑆 no ens són ú ils les aules an e io s,
alesho es se’n an dissenya unes al es anomenades co bes de Coupe -Go man,
exemple d’aques es en la igu a XVII, i que en unció de la empe a u a, el % mola 𝐻2𝑆 i
el ma e ial en podem eu e la à io de co osió.
Figu a XIV. Exemple de co bes de Coupe -Go man ( on : Eme son Au oma ion [14])
3.5.2.3. High empe a u e hid ogen a ack (HTHA)
L’a ac pe hid ogen a al a empe a u a (HTHA) és un mecanisme de co osió que é una
g an impo ància dins del món indus ial. Aques mecanisme de co osió és capaç d’a aca
els me alls de dues mane es [15]:
La p ime a és la desca bu i zació de la supe ície del me all, és simila a al es o mes de
co osió a al a empe a u a on el me all es à en con ac e amb al es gasos com oxigen o
diòxid de ca boni. Aques enomen oco e quan els à oms d’hid ogen eaccionen amb els
ca bu s de l’ace que són a la supe ície o p ope s a ella, conseqüen men compos os
gasosos de ca boni són o ma s, deixan l’ace amb menys ca boni i a ec an les se es
p opie a s. És a di , el ca boni és subminis a pels di e en s ca bu s de l’ace i això p o oca
que la à io de desca bu i zació de la supe ície es igui di ec amen elaciona amb
l’es abili a dels ca bu s de l’ace . Els e ec es que això p o oca són la disminució de la
esis ència i de la du esa del ma e ial i l’augmen de la se a duc ili a en zones mol
conc e es de la supe ície, p o ocan que el ma e ial sigui més de o mable en aquelles
zones. Com acos umen a se de ec es no gai e g ans no s’acos uma a eni la
desca bu i zació de la supe ície an p esen com la desca bu i zació in e na.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 35
La segona és la desca bu i zació in e na, la més comuna i pe illosa. Aques a succeeix en
els ace s exposa s a al es p essions pa cials d’hid ogen a ele ades empe a u es.
P ime amen , les molècules d’hid ogen en dissocien en hid ogen a òmic, que és capaç de
pene a a dins l’ace g àcies la se a pe i a mida.
𝐻2↔ 2𝐻 (Eq. 12)
Els à oms d’hid ogen es di onen pe l’in e io de l’es uc u a de l’ace on eaccionen amb
els ca bu s de la mic oes uc u a o man molècules de me à que són massa g ans pe
di ond e cap a l’ex e io , acumulan -se als espais de lími de g a [16].
4𝐻+𝑀𝐶 ↔𝐶𝐻4+𝑀 (Eq. 13)
Això dona com a esul a concen acions mol g ans de ensions i es ès en zones in e nes
del ma e ial que acaben p oduin issu es, esque des i de o macions en el me all. Aques s
danys en me alls a aca s pe hid ogen compo en una de e io ació subs ancial de les se es
p opie a s mecàniques [17]. En la igu a XV podem ap ecia els danys en la
mic oes uc u a.
Figu a XV. Danys mic oes uc u als causa s pe HTHA ( on : inspec ionee ing [17])
La co osió pe HTHA és un ema mol ex ens amb mol s pun s a eni en comp e que se an
ac a s i anali za s més a ons en els següen s apa a s donada la se a g an impo ància,
sob e o en la indús ia pe oquímica i p ocessos elaciona s amb el ac amen i e inamen
del pe oli, en e d’al es.
Pàg. 36 Memò ia
4. Desc ipció del p océs de p oducció de SAF
L’equip p incipal que s’anali za à és un eac o d’una uni a de p oducció de SAF. El p océs
consis eix en la hid ogenació d’olis d’o igen ege al, olis esiduals domès ics i g asses
animals, en e d’al es, en p esència d’hid ogen, pe al d’aconsegui p odui
biocombus ibles (SAF). A la igu a XVI podem eu e la eacció p incipal que é lloc en el
p océs, en la igu a XVII podem eu e un disseny en 3D del eac o , i en la igu a XVIII
podem eu e l’esquema del eac o .
Els olis, p è iamen il a s i ne eja s d’impu eses, han passa pe una uni a de ac amen
p è ia que é com a inali a e a iba els lípids el més pu s possibles. Un cop su en de la
uni a de ac amen a una ce a p essió i empe a u a, en en al eac o pe la pa supe io
( ub del co en nº 219), on p ime amen es so me an a una eacció de desca boni zació
pe a pode con ola els ni ells de ca bu s que és p odui an com a p oduc es secunda is.
Seguidamen , succeeixen les eaccions de hid odesoxigenació pe al d’elimina l’oxigen
no necessa i, aques a s’aconsegueix injec an hid ogen a al a p essió i empe a u a a
a és de les injeccions la e als abans de cada lli de ca ali zado ( ubs dels co en s nº 265,
275 i 285), que eacciona o es les molècules d’oxigen o man aigua, e i an alho a que
l’oxigen eaccioni amb els ca bonis o amb les pa e s del eac o , p e enin que s’oxidin.
D’igual mane a passa amb les eaccions de desul u i zació, desni ogenació. A l’injec a
hid ogen en les condicions exac es sepa a à les molècules de ni ogen i so e de les
cadenes dels iglicè ids, o man com a p oduc es secunda is amoníac (𝑁𝐻3) i àcid
sul híd ic (𝐻2𝑆).
Aques segui de eaccions combinades amb p ocessos ca alí ics p odui à com p oduc es
p incipals p opà i cadenes pa a íniques, com es eu en la igu a XX, que su en del eac o
pe la pa in e io ( ub del co en nº 237) i que se an pos e io men ac ades en al es
pa s del p océs, i con e ides en pa a ines sin è iques de que osè pe a pode se
u ili zades com a combus ibles sos enibles pe a l’a iació. Els p oduc es secunda is del
p océs, a a com l’aigua, l’amoníac o l’àcid sul híd ic, en e d’al es, són sepa a s en les
ases pos e io s dels p oduc es p incipals i ap o i a s en al es sec o s i p ocessos di e sos.
Figu a XVI. Reacció de descomposició dels iglicè ids ( on : Technip Ene gies)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 37
Figu a XVII. Disseny 3D del eac o ( on : p òpia)
Figu a XVIII. Esquema del eac o ( on : p òpia)
Pàg. 38 Memò ia
5. Anàlisi i esul a s
La deg adació dels ma e ials posa en pe ill la in eg i a dels componen s dels equips
a ec a s, i un cop is s els mecanismes de co osió més comuns eali za em una anàlisi de
co osió d’un eac o que é un al isc de pa i deg adació. Es ac a à des de com
selecciona els ma e ials més adien s, quins assajos eali za du an la se a ab icació, ins
a mè odes de man enimen i anàlisi pe po a un seguimen de l’equip du an l’ope ació.
5.1. P océs de selecció de ma e ials
Pe du a e me una bona selecció del ma e ial pe l’equip hem de eni en conside ació
di e en pa àme es que ens ajuda an a oba l’opció més adien . La selecció òp ima busca
que l’equip pugui compli les especi icacions eque ides dins d’un ma ge de segu e a ,
enin en comp e un p essupos conc e i aconseguin la ida ú il més lla ga possible.
5.1.1. Anàlisi mecànica
Pe això p ime de o hem de sabe a quins pa àme es ísics de empe a u a i p essió s’ha
d’ajus a l’equip pe a pode du a e me les eaccions químiques pe inen s amb segu e a .
Els equisi s mecànics en la indus ia enen de alla s en els documen s MDS, on
cadascuna de les seccions del eac o e acompanyada de la empe a u a i p essió a la
qual eballa à. A la aula III es ecullen els alo s de p essió i empe a u a del ma eix
eac o i de o es les canonades que a iben i su en d’ell. Cal a egi que el eac o és un
conjun de peces que o men l’equip p incipal, així que podem simpli ica o es aques es
peces en un conjun eac o ja que o es elles eballen a les ma eixes condicions de
empe a u a i p essió.
Co en /Equip
Tempe a u a
de disseny (ºC)
P essió de
disseny (ba )
Tempe a u a de
se ei (ºC)
P essió de
se ei (ba )
P essió pa cial
d’hid ogen (ba )
Co en 219
454
81
318
63
53.9
Co en 237
454
72
399
59
39.6
Co en 265
454
81
73
63.2
53.6
Co en 275
454
81
73
62.5
53
Co en 285
454
81
73
60.6
43.4
Reac o
454
81
382 (max)
70 (max)
68.93
Taula III. Tempe a u es i p essions de disseny i d’ope ació del eac o . ( on : p òpia)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 39
Pe segu e a , qualse ol equip en se ei d’hid ogen a més de 200 ºC de empe a u a
d’ope ació no mal i p essió pa cial d’hid ogen més g an de 5 ba s ha de eb e un ac amen
d’alleuja de ensions in e nes, o sigui que el ma e ial que acabem seleccionan pe aques
equip hau à eb e el ac amen è mic [18]. A més a més, enin pe ill de co osió pe HTHA
és mol ecomanable deixa , com a mínim, un ma ge en e empe a u a de se ei i de
disseny de 28 ºC i un ma ge de p essió de se ei i de disseny de 3.5 ba s, equisi que
s’han segui amb mol més ma ge pe assegu a la esis ència de l’equip sense a iba a
sob edimensiona les se es ca ac e ís iques.
En la majo ia d’equips quan s’anali zen els pa àme es ísics que es enen en comp e són
la p essió i la empe a u a, al com hem e aquí, pe ò ambé s’acos uma a conside a la
dinàmica del luid que hi ci cula pe l’in e io a causa del e que la eloci a que aques s
po in conjun amen amb la geome ia de l’equip poden a iba a e osiona els equips en
ce s pun s. En el nos e cas no l’hem ingu en conside ació pe què els luids ac a s an
a eloci a s baixes que no posen en pe ill la in eg i a de l’es uc u a del eac o .
5.1.2. Con emplació de possibles co osions
Un cop sabem els equisi s mecànics del eac o hem de sabe amb quins elemen s i
compos os eballa à, pel e que la se a in e acció amb el ma e ial dels componen s del
eac o po ocasiona deg adació pe co osió. Tenim un eac o que eballa à a al es
empe a u es i al es p essions en p esència d’hid ogen, so e i ca boni, en e d’al es, o
sigui que el ma e ial u ili za sabem se à un me all. L’ús d’aques s ma e ials en els eac o s
po posa en pe ill la se a in eg i a si s’usen els me alls con encionals que no malmen
s’usa ien si només inguéssim en con e els equisi s mecànics.
En el cas del HTHA es conside a que l’equip es à en isc de so i aques ipus de co osió
si eballà a empe a u es supe io s a 220 ºC i p essions pa cials d’hid ogen supe io s a 5
ba s. Pe al de sabe com llui a con a aques mecanisme de deg adació, desp és de
dècades d’es udis, es an desen olupa les co bes de Nelson, isibles en la igu a XXI,
una eina mol ú il que a ui en dia s’u ili za en mul i ud d’àmbi s.
Pàg. 40 Memò ia
Figu a XIX. Co bes de Nelson. ( on : API941 [18])
En l’eix d’o denades enim la empe a u a (ºF i ºC) men e que en l’eix abscisses enim la
p essió pa cial d’hid ogen (MPa i psi), ixan aques dos pa àme es oba em un pun que
cau à en una zona de e minada. En cada línia hi ha una indicació del ma e ial mínim que
po eballa en les condicions es able es pe dona -nos una indicació sob e quins alia ges
u ili za pe e i a la desca boni zació in e na (línies con inues). Es po eu e ambé que hi
han ep esen a s pun s blancs i neg es pe o el g à ic, on cada pun és un ma e ial di e en
que s’ha assaja en aquelles condicions, sen els pun s blancs assajos sa is ac o is i sen
els pun s neg es assajos on s’ha is una e iden co osió pe HTHA, en documen o icial
d’API apa eixen e e encia s cadascun d’aques s ma e ials assaja s [18].
Pe de e mina en quina zona es à cada equip ani em a aluan cadascun d’ells a les co bes
de Nelson pe al d’esb ina quin ace s’ajus a millo a cadascun dels elemen s del eac o .
Pe a pode agili za el p océs de ece ca de cada equip en les co bes s’ha desen olupa
un i xe d’Excel p opi on in oduin el alo de empe a u a (ºF) i p essió pa cial d’hid ogen
(psi) e e o na la zona de ma e ial en la que es oba l’equip ia , a la igu a XX en eiem
un exemple. Pe a u ili za les co bes de Nelson hem de passa les empe a u es de g aus
Celsius a g aus Fah enhei i la p essió de ba s a psi usan les equacions 14 i 15.
°𝐹 = (°𝐶×9
5 )+ 32 (Eq. 14)
1 𝑏𝑎𝑟=14.503773773 𝑝𝑠𝑖 (Eq. 15)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 41
Figu a XX. Visuali zació del co en 219 en les co bes de Nelson. ( on : p òpia)
Pàg. 48 Memò ia
5.1.4. De e minació del ma e ial
Com en o p ojec e, en la eo ia semp e es poden oba les millo s opcions, buscan
ob eni les majo s p es acions amb els millo s ma e ials possibles i man enin els ma ges
adien s pel que a a segu e a es e e eix, pe ò en la eali a dels p ojec es, hem de eali za
la selecció inal del ma e ial enin en comp e ambé el cos inal de l’equip (cos dels
ma e ials + cos de ab icació de l’equip) i oba la millo combinació d’idoneï a del ma e ial
i cos de la ins al·lació.
A a anali za em un pe un els equips pe a de e mina quin és el ma e ial més adien pe
les es iccions de cadascun.
• Canonada 219, 265, 275, 285
Les canonades 219, 265, 275 i 285 enen els ma eixos equisi s ísics, i o i que no enen
el ma eix con ingu ci culan pe l’in e io , el ma e ial elegi pe a una se à l’ideal pe a o es.
Segons o s els pa àme es que hem anali za ins a a, el millo ma e ial pe a du el eball
és un ace amb un mínim de 18% C i 8% Ni, el que es coneix com ace 304. Aques a sè ie
d’ace aus ení ic és la base des d’on pa i em pe oba el ma e ial ideal pe a cadascun
dels equips. Com s’ha comen a a la pa eò ica, la sè ie 300 és mol suscep ible a la
co osió pe picadu es, ja que aques a sè ie s’acos uma a u ili za en p ocessos on hi ha la
p esència d’halu s, al es empe a u es i pH’s mol ex ems. Als ac o s ja menciona s cal
a egi -ne un al e que és la baixa eloci a de lux que hi ha pe l’in e io de ce s equips, i
enin en comp e que es em en pe ill de pa i co osió pe picadu es hau em de busca la
mane a d’augmen a el PREN dels nos es equips pe assegu a -nos de no eni pi ing.
Això s’aconsegueix a egin molibdè a l’ace ja exis en , en e un 2-3%, així passa em a eni
el conegu ace 316, pe ò en se an s ac o s de isc alho a, op a em pe augmen a més
el con ingu de molibdè, ins al 3.5-4%, ob enin així l’ace denomina 317.
Aques ace ens és àlid an en la se a o ma de baix ca boni, 317L (0.03% C), com en la
no mal (0.08% C), únicamen di e eixen en la esis ència a la co osió in e g anula , on els
ca bu s de c om del 317 enen majo isc de p ecipi a pe sob e dels 427 ºC. La sè ie 317
é una g an esis ència a la co osió a g ans empe a u es, sense mos a deg adació de
les se es p opie a s ins a iba als 870 ºC i una esis ència a acció mol supe io a la
majo ia d’ace s inoxidables comuns.
D’al a banda és un ma e ial mol ca , cos a ap oximadamen unes sis egades més que
l’ace al ca boni, a banda que el seu subminis amen és mol més eduï que el d’un ace
con encional a causa del seu p eu i baixa demanda en el me ca . En addició, és més di ícil
de solda que al es ace s i necessi a me odologies especials pe a man eni les ases de
e i a i aus eni a de l’ace en el ang especí ic que han d’ésse . Pe ò, o i això, el ma e ial
elegi pe aques equip és l’ace 317/317L g àcies a les g ans quali a s que é i els equisi s
que necessi em. A egi em un ma ge de co osió de 1.5 mm pe al d’assegu a al màxim.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 49
• Canonada 237
Aques a canonada é els ma eixos equisi s de empe a u a que les an e io s, pe ò no
de p essió, ni ampoc anspo a les ma eixes subs àncies. La canonada 237 en se la
so ida del eac o po a o s els p oduc es de les eaccions que s’han dona , o sigui que
ind à un al con ingu d’hid ogen, p opà, aigua i diòxid de ca boni, en e d’al es. Pe ò
de l’únic del qual ens hem de p eocupa és de l’al pe cen a ge d’hid ogen, i pe al
d'e i a que aques co oeixi el ma e ial hau em de busca un ace capaç d’es abili za
mol els ca bu s de l’alia ge pe al de no se co ogu pe l’hid ogen. El ma e ial més
adien pe a nosal es se à l’ace 321, aques so geix de l’addició de cinc cops el
pe cen a ge de ca boni i ni ogen jun s de i ani a l’es uc u a del 304, eduin en g an
quan i a la sensibili zació de l’ace i es abili zan en g an mesu a els ca bu s d’aques .
És una sè ie ca a, pe ò no an com la 317, ja que no é an s alia ges, i ambé més àcil
de solda que la sè ie que s’ha elegi pe les al es canonades, enca a que ampoc és
una eina senzilla la se a soldadu a. Té una esis ència mecànica in e io al g au 317
pe ò una g an esis ència a la co osió in e g anula en se un ace inoxidable es abili za
compa a amb al es g aus no es abili za s. La millo opció pe la canonada 237 és l’ace
inoxidable 321 i se à el que implemen a em, jun amen amb un ma ge de co osió de
1.5 mm pe assegu a que cap deg adació no a ec a à la in eg i a de l’es uc u a.
• Reac o
Pe al eac o ambé pa i em del g au 304, es pod ia di que és l’equip més c í ic de o s
pe què en ell succeeixen o es les di e en s eaccions químiques, el que compo a can is
de empe a u a i p essió en l'in e io . La ideal sè ie u ili za un ma e ial esis en a al es
empe a u es i p essions, esis en a la co osió pe sul i ació i pe HTHA.
Un bon candida alesho es se ia el ma eix usa a la canonada 219, pe ò en el cas del
eac o hem de eni en comp e un ac o que en els al es equips no ens ha calgu , que
és la dimensió de l’equip. Men e que les canonades són ubs d’en e 25 i 30 cm de
diàme e, el cos del eac o a 2.6 me es de diàme e i 24.3 me es d’alçada, i pe aons
de p essupos e un equip d’aques es dimensions amb ace 317 ele a ia el p eu en
g an mane a, a pa de la di icul a i el e mini que es iga ia a euni la quan i a d’ace
pe a aques equip a ès el seu limi a abas imen .
La solució en aques cas se à op a pe un ma e ial que aguan i es uc u almen les
p essions i empe a u es de l’equip sense se ex emadamen ca , i a egi un
ecob imen in e io o cladding pe o a la supe ície in e na del eac o pe al de
comba e els di e en s mecanismes de co osió a la qual es à so mès, d’aques a mane a
ob ind em p opie a s simila s de co osió a les dels ace s inoxidables més esis en s
sense u ili za an ma e ial i aba a in el cos conside ablemen . To i això, el cladding
ambé é alguns incon enien s, ja que el cos de ab icació de l’equip és supe io (més
ho es de alle necessà ies i maquinà ia mol especiali zada) i es eque eixen uns
Pàg. 50 Memò ia
con ols de quali a supe io s pe assegu a un co ec e ecob imen de o a la supe ície
in e io del eac o .
Els me alls més adien s pe a e el cos del eac o se an aquells amb un mínim con ingu
de c om pe esis i un ce ni ell de co osió, molibdè pe al de eni esis ència ex a i
al es alian s en meno quan i a pe al de e o ça l’equip. Amb aques es condicions
bons candida s se ien els ace s SA336 GR.11, SA387 GR.11, SA542 D o SA832
GR.11V (ace s de no ma i a ASTM), o s ells en els seus majo s g aus de esis ència.
Són ace s mol simila s en e ells que enen en e 1-1.5% C , 0.45-0.65% Mo, 0.03-
0.15% C i que di e eixen en pe i s pe cen a ges d’alguns elemen s com el c om, el
anadi, el ca boni o el molibdè, en e d’al es. Finalmen , ens decidi em pel SA336
GR.11 pe què és el més equilib a pel que a a pe cen a ge d’alia ges i p eu, enca a que
qualse ol dels an e io men anomena s pod ia e la ma eixa unció.
Un cop es é el ma e ial del cos cal sabe quin ma e ial i quin g uix de cladding in e n
cald à posa al eac o . El ecob imen se à d’ace 317L degu a les se es excepcionals
p opie a s e sus les co osions a les quals l’equip es a à so mès, i el seu g uix po se
de 1.5 mm, 3 mm o 6 mm, igual que els g uixos de les capes de co osión allowance. El
g uix que més con ind à es oba en un balanç en e la co osió anual is a que pa eix
aques ace i el p eu lími de p essupos pel eac o , ob enin així que l’opció més iable
és u ili za un g uix de 3 mm, com podem eu e en les igu es XXIV i XXV.
Figu a XXIV. Equip especial de cladding ( on : p òpia)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 51
Figu a XXV. Cos del eac o amb capa de cladding inali zada ( on : p òpia)
L’addició de cladding ambé compo a una educció de la p essió pa cial d’hid ogen sob e
cos del eac o , alesho es hem de ecalcula aques a p essió pe al de sabe en quina
mesu a s’ha eduï . Pe a calcula quina se à la no a p essió pa cial d’hid ogen exe cida
sob e l’es uc u a del eac o s’u ili za l’equació 16, on en ús d’una elació amb els g uixos
del cladding i de la pa e del eac o ob enim la no a p essió.
𝑃𝑒𝑓𝑓 =𝑃𝐻2 (𝑡𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒
𝑡𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒+𝑡𝑐𝑙𝑎𝑑𝑑𝑖𝑛𝑔) (Eq. 16)
Saben que la p essió pa cial inicial és de 68.93 ba s, el g uix de la pa e de 50 mm i el
g uix del cladding de 3 mm, ob enim una p essió pa cial e ec i a de 65.02 ba s, o el que és
equi alen , una educció de la p essió sob e la pa e in e na del eac o d’un 5.67%.
A més a més, en se un equip an g an i amb una g an quan i a d’unions se li aplica à un
PWHT a o es les se es soldadu es pe minimi za al màxim la possibili a d’una allada pe
HTHA en un pun de soldadu a. Hi ha mol s ipus di e en s de ac amen s è mics, pe ò el
més comú i al que so me em al nos e eac o se à a un ac amen è mic d’ali ia de
ensions in e nes, que edui à en g an mesu a la p obabili a de allada del co dó.
En esum, u ili za em ace SA336 pel cos del eac o , un cladding in e n de 317L de 3 mm
de g uix i en les soldadu es del eac o aplica em un ac amen è mic pos -soldadu a pe
alleuja ensions in e nes.
Pàg. 52 Memò ia
5.1.5. Selecció inal del ma e ial
En la aula VII em ecull dels ma e ials que han sigu inalmen selecciona s pe a la
cons ucció dels equips que hem es udia , aques a és la p ime a de les dues pa s que
con o men el p océs cons ucció iable d’un equip que eballa en condicions c í iques.
Co en /Equip
Ma e ial selecciona
Co en 219
Ace 317/317L amb CA 1.5 mm
Co en 237
Ace 321 amb CA 1.5 mm
Co en 265
Ace 317/317L amb CA 1.5 mm
Co en 275
Ace 317/317L amb CA 1.5 mm
Co en 285
Ace 317/317L amb CA 1.5 mm
Reac o
Cos d’ace SA336 GR.11 amb cladding de 317L de 3 mm + PWHT
Taula VII. Recull dels ma e ials inamen selecciona s. ( on : p òpia)
Amb el p océs de selecció dels ma e ials inali za , s’ha anali za o l’apa a pe al
d’elabo a un esquema de nú ols, que podem isuali za a la igu a XXVI, de o s els ac o s
que s’han ingu en conside ació pe al isuali za el p océs que s’ha segui .
Figu a XXVI. Visuali zació dels ac o s que in e enen en la selecció dels ma e ials ( on : p òpia)
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 53
5.2. Validació de l’equip dissenya
És igual d’impo an e una bona selecció del ma e ial, com comp o a que el que s’ha
cons uï é les ca ac e ís iques que s’han planeja . Alesho es, la segona ase del nos e
p ojec e de cons ucció se à sabe amb ce esa si el que s’ha cons uï compleix, o no,
amb les especi icacions eque ides que am implemen a en l'ex ensa ase de selecció
del ma e ial. En aques apa a es comp o a à an la composició d’alguns ma e ials
u ili za s, com es busca an possibles de ec es en els equips ab ica s. I pe a sabe si
els equips s’acos en o no als pa àme es de disseny i quali a , un cop ja han sigu
con o ma s, s'usen els mè odes d’anàlisi NDT.
Els mè odes NDT són un ex ens g up de di e en s ècniques i p o es d’anàlisi usades
en la indús ia pe al d’a alua les p opie a s d’un ma e ial sense ocasiona -li danys.
Són ècniques mol aluoses que poden es al ia an emps com dine s en p ocessos
d’a aluació i co ecció de componen s.
To i que exis eixen mol es p o es di e en s en unció de les ca ac e ís iques que es
ulguin comp o a , aques eball se cen a à, únicamen , en les u ili zades en l’anàlisi
de la composició de l’equip i la comp o ació la in eg i a de les zones c í iques.
5.2.1. Tes PMI
Pe mol ex ens que sigui el p océs de selecció del ma e ial, si no ens a iba el ma e ial
amb les especi icacions desi jades de componen s alian s, l’equip pa i à pe a compli els
equisi s pels quals ha sigu dissenya . Pe al d’e i a això, es duen a e me es PMI o
d’iden i icació de ma e ial. En aques s es s s’u ili zen uns apa ells anomena s anali zado s
pe luo escència de aig X o simplemen anali zado s XRF, en la igu a XXVII en podem
eu e un.
Figu a XXVII. Anali zado XRF ( on : B uke [19])
Pàg. 54 Memò ia
Aques apa ell a ús de aig X pe al d’exci a els à oms del objec e anali za , el que p o oca
que cada à om eme i una luo escència ca ac e ís ica de l’elemen que el con o ma, saben
d’aques a mane a el pe cen a ge de cada elemen que con o ma el ma e ial [19]. El seu ús
és bas an simila al d’una pis ola, ja que sol cal apun a al ma e ial desi ja , clica el bo ó
que eme à el aig X, i uns segons més a d a la pan alla del ma eix ins umen apa eixe à
el ecomp e pe cen ual d’elemen s. En eballa amb ma e ials que han de eni un
pe cen a ge conc e d’alian s e la comp o ació del con ingu de cada emesa de ma e ial
és mol impo an . En les aules VIII i IX es po isuali za un ecull d’alguns de les anàlisis
eali za s.
Objec e
Ma e ial
C % (1,0 - 1,5)
Mo % (0,45 - 0,65)
Accep a (ACC) /
Rebu ja (REJ)
Placa 37023
SA 336 G .11
1,46
0,49
ACC
Placa 37013
SA 336 G .11
1,35
0,47
ACC
Placa 47979
SA 336 G .11
1,49
0,47
ACC
Nozzle B1
SA 336 G .11
1,29
0,48
ACC
Nozzle B2
SA 336 G .11
1,31
0,46
ACC
Nozzle B3
SA 336 G .11
1,244
0,57
ACC
Nozzle B4
SA 336 G .11
1,49
0,47
ACC
Nozzle B5
SA 336 G .11
1,34
0,47
ACC
Taula VIII. Recull de pe cen a ges d’elemen s en els ma e ials I ( on : p òpia)
Objec e
Ma e ial
C % (18 - 21)
Ni % (12 - 14)
Mo % (0,45 - 0,65)
Accep a (ACC) /
Rebu ja (REJ)
Nozzle M
317L
18,01
12,6
3,2
ACC
Nozzle LWN
317L
20,01
15,07
3,72
ACC
Taula IX. Recull de pe cen a ges d’elemen s en els ma e ials II ( on : p òpia)
Com podem ap ecia a l’úl ima columna de les dues aules, o es les mos es anali zades
enen el con ingu adequa d’elemen s eque i s, pel conseqüen , han sigu accep ades i
donades pe bones.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 55
5.2.2. Tes ul asònic de les soldadu es
Una de les zones més c í iques d’un equip que es à so mesa a p essions mol al es són
les soldadu es. A l'ésse la unió en e dues peces acos uma a se una zona on s’ha de
posa g an a enció. Pe a comp o a que el p océs de solda s’ha du a e me
co ec amen i que el co dó de soldadu a no é cap de ec e que a ec i la esis ència
adequada pel se ei, s’u ili za un mè ode d’anàlisi no des uc iu anomena es
ul asònic, o d’ul asons.
L’equip usa pe a du a e me aques a p o a es à con o ma pe un piezo ansduc o
elèc ic que a connec a a un de ec o , que acos uma a se un cap ado de polsós, i un
oscil·loscopi. Pe a pode implemen a amb exac i ud aques mè ode d’anàlisi p ime es
du a e me la calib ació dels es is i o segui l’anàlisi de la peça.
P ime amen , es posiciona el ansduc o sob e una zona llisa, aques eme ones
sono es i ep alho a l’ene gia d’aques es ones, o segui , els senyals que ep són
plo ejades a l’oscil·loscopi, on en l’eix d’o denades apa eix l’ampli ud, que ep esen a la
in ensi a de la e lexió, i en l’eix d’abscisses apa eix la dis ància, mos an la p o undi a
del senyal al lla g del ma e ial. Cal a egi que aques mè ode és mol ú il en zones
p òximes a la supe ície, pe ò pe d exac i ud du an ens allunyem d’ella. L’execució
d’aques p ocedimen és el ma eix an pel calib a com pe l’anàlisi del ec o i po se
obse a en les igu es XXVIII, XXIX i XXX. Comen a , que en e el ansduc o i el
ma e ial s’acos uma a u ili za un gel o aigua pe al que les ones sono es siguin
ansmeses e icien men a l’in e io del ma e ial.
Figu a XXVIII. Calib a dels es is de l’equip ul asons ( on : p òpia)
Pàg. 56 Memò ia
Figu es XXIX i XXX. Anàlisi d’ul asons del cos del eac o ( on : p òpia)
Aques es se eix an pe comp o a que el g uix de la soldadu a com pe a de ec a
impe eccions, ja que aques es és e lec eixen amb un meno ni ell d’in ensi a de so en
l’oscil·loscopi. D’igual mane a ambé po se u ili zada pe e inspeccions pe iòdiques
d’equips que puguin so i pe dudes de ma e ial o inclús pe e un seguimen de de ec es
ja exis en s i comp o a si aques s han c escu , semp e que siguin p òxims a la supe ície.
En el cas del eac o , s’han anali za els co dons de soldadu a de l’equip en e les se es
di e en s pa s, les soldadu es de les canonades en a s al eac o , ce s pun s alea o is de
l’ex e io del eac o pe a comp o a que la se a in eg i a no es à comp omesa i el g uix
del cladding in e n del eac o . Els esul a s ob ingu s són que cap de les soldadu es
p esen a alles, issu es o impe eccions, i que el g uix de cladding in e io és el co ec e,
podem conclou e així que la p o a es po dona pe accep able.
5.2.3. Tes magnè ic de pa ícules
La p o a d’inspecció magnè ica de pa ícules és un mè ode d’anàlisi no des uc iu mol usa
en la indús ia pe a de ec a de ec es a la supe ície en ma e ials e omagnè ics. El
uncionamen ecau en el p incipi de la in e acció en e un camp magnè ic amb pa ícules
magnè iques pe al d’iden i ica discon inuï a s en el ma e ial, com es eu en la igu a XXXI.
Figu a XXXI. Esquema del uncionamen del es magnè ic de pa ícules ( on : esea chga e [20])
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 57
P ime amen , el ma e ial a anali za és uixa amb un sp ay de pa ícules e omagnè iques
que cob i an o a l’à ea a anali za , desp és es posa el magne ic yoke a sob e del ma e ial
pe a gene a un camp magnè ic que aci desplaça les pa ícules, p è iamen aplicades,
en la di ecció de les línies de camp. Desp és de l’aplicació del camp magnè ic pe uns
segons, si exis eix algun ipus de de ec e es o ma à una acumulació de pa ícules que la
mos a à a simple is a. En alguns casos pe a una millo isuali zació de les pa ícules en
zones amb poca llum, s’aplica una llum luo escen que ajuda a e una millo in e p e ació
de la dis ibució de les pa ícules desp és de l’aplicació del camp magnè ic, com es po
ap ecia a les igu es XXXII i XXXIII.
Figu a XXXII. Aplicació del magne ic yoke sob e la supe ície amb pa ícules ( on : p òpia)
Figu a XXXIII. Visuali zació amb llum luo escen de les pa ícules desplaçades ( on : p òpia)
Aques a me odologia ha es a aplicada en aques cas pe es udia les zones p oximals a
g ans soldadu es i à ees on ani an els supo s de l’es uc u a, que han de se
comple amen llises, sense cap discon inuï a , pe al d’assegu a l’ancla ge. Desp és de
l’aplicació del mè ode de es magnè ic sob e el eac o en dues di eccions, pe pendicula s
en e elles, s’ha p ocedi a l‘anàlisi de les supe ícies ac ades, i s’ha isuali za una
Pàg. 64 Memò ia
Con inuan amb l’es udi econòmic, s’han conside a els equips u ili za s du an el pe íode
de eali zació del eball. L’apa ell més usa ha es a l’o dinado , que es à alo a en
1.866,87 € amb una espe ança de ida de cinc anys, el cos d’amo i zació de l’ús du an
les 18 se manes del p ojec e equi al a 124,61 €.
També es comp abili zen els cos os associa s a l’ús de so wa e, a a com Mic oso Excel
i Mic oso Wo d, i els cos os elaciona s a la comp a de no ma i es o icials com l'API 941,
l'API 939, l'ASTM A387, la NACE MR0103 i la NACE SP0407. El p eu anual de les
llicències de Mic oso inclou an Wo d com Excel i é un impo de 69 € anuals, que equi al
a 23,88 € pel pe íode u ili za . Les no ma i es ja no són an econòmiques, essen les API
les més ca es, amb un cos de 248,20 € l'API 941 i 190,90 € l'API 939, les NACE enen un
p eu un pèl més eduï , cos an 179,00 € la NACE MR0103 i 77,40 € la NACE SP0407. La
més economia en aques cas és l'ASTM A387 que é un impo de 38,00 €, suman o es
en conjun s'a iba a un impo de 733,50 €.
Seguidamen , els apa ells i ins umen al d’anàlisi NDT ens han possibili a dades
essencials pe al eball i cal eni -los en conside ació. El p eu d’un apa ell d’anàlisi XRF és
ap oximadamen de 39.000,00 €, el p eu d’un equip de p o es ul asòniques és
d’ap oximadamen 15.000,00 €, el p eu d’un apa ell PMI és de 1.500,00 € i el p eu d’un
equip comple d’anàlisi TOFD s’ap oxima als 40.000,00 €.
Pel que a als consums, an sols es ind à en comp e el consum d’elec ici a de l’o dinado ,
conside an que es à con ínuamen endolla al co en du an la eali zació del eball, és a
di , 300 ho es. Segons el ab ican , l’o dinado po à il é una po ència de 0,20 kW. Tenin
això en comp e, el consum elèc ic se à de 60 kWh (0,20 kW · 300 h). Conside an un p eu
del kWh de 0,114900 €/kWh, el cos associa al consum d’elec ici a en el p ojec e se à de
6,89 €.
Finalmen , cal eni en conside ació el cos dels desplaçamen s. Tenin en comp e que
dià iamen s’e ec ua a un desplaçamen d’anada i o nada cap a les o icines de Technip
Ene gies a Co nellà de Llob ega des de Ba celona. El mi jà de anspo e a una mo o,
p eu de la qual no conside a em, i el seu consum e a ap oximadamen de dos dipòsi s al
mes. Conside an el p eu de la gasolina de 95 oc ans a 1,52 €/L i una capaci a pe dipòsi
de 11,7 li es, ob enim que el cos o al dels desplaçamen s és de 177,84 € pe 5 mesos.
En la aula XII podem isuali za l’impo o al del eball, on s’han conside a o s els ac o s
més elle an s pe al de e lec i un impo eal.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 65
Concep e
Impo
Amo i zació de l’o dinado
124,61 €
Llicencies de so wa e
23,88 €
Comp a de no ma i es
733,50 €
Ma e ial d’anàlisi NDT
95.500,00 €
Despesa elèc ica
6,89 €
Desplaçamen s
177,84 €
Ho es de p ojec e
5.445,00€
TOTAL (IVA INCLÒS)
102.011,72 €
Taula XIII. De all dels cos os o als del p ojec e ( on : p òpia)
Pe an , en la eali zació d’aques es udi el p essupos es ima o al és de 102.011,72
eu os. Cal des aca el o impac e del ma e ial d’anàlisi NDT sob e el p essupos , o i que
són apa ells que enen una endibili a mol al a i poden amo i za -se en mol poc emps.
A mol a gen po se li sembla un p eu exage a , pe ò enin en comp e que aques s apa ells
que enen un cos conjun de 95.000,00 € poden p e eni la allada d’un eac o de
5.000.000,00 € doncs a eplan eja que no és una despesa, sinó una in e sió en segu e a
que apo a uns bene icis mol més g ans que l’incon enien que é el seu p eu de comp a.
Pàg. 66 Memò ia
8. Es udi ambien al
L’objec iu d’aques p ojec e és la implemen ació d’un elemen que con ibueix a un
p océs que p ome edui les emissions de nous gasos d’e ec e hi e nacle, i o i que de
p ime es po sembla eni un impac e mol g an, a la lla ga segu se à bene iciós.
P ime de o comen a em l’e ec e que enen les ma è ies que s’han u ili za pe a la
cons ucció del eac o . En el sec o de la me al·lú gia, l’ús i ap o i amen dels ecu sos
que enim a ui en dia és mol a ança . En aques sen i , és dels sec o s més a ança s
del món, ja que la e alla dels ace s és un ma e ial 100% eciclable, i que p omou
l'economia ci cula [22]. Enca a més, si g an pa dels ace s que a ui en dia hi ha en ús
són p o inen s d’una ex acció mine a és pe què no hi ha e alla su icien enca a pe
abas i o a la demanda d’ace . O sigui que és un sec o on o el ma e ial és eu ili zable.
Una pa de l’ace u ili za en el eac o és no p o inen de mine ia di ec a, i això ajuda a
edui l’impac e di ec e que é la se a c eació. Sigui di això, a l'ho a de o ma alia ges
pe al de c ea nous ace s més esis en s, l’addició de c om i níquel en al es quan i a
di icul a el seu ecicla ge, o sigui di , a se ace s an esis en s poden du a mol més
que els no alia s, sigui que no són un pe ill pe a l'economia ci cula .
La següen pa amb un impac e impo an és la ins al·lació d’aques , ja que s’ha d’esplana
un e eny, exca a , e la cimen ació i pos e io men ins al·la -lo. Com no s’ha eali za
enca à la ins al·lació es a à una ap oximació. No es coneix la maquinà ia especí ica que
s’u ili za à pe a l’ob a, alesho es s’aga a à la més comuna en la cons ucció, la Ca e pilla
4210F2. Aques a é un consum de 11 li es pe ho a en ègim de eball [23], aga an que
el dièsel é un ac o d’emissió de 𝐶𝑂2 de 2,68 kg de
𝐶𝑂2 pe li e i assumin una jo nada
de 8 ho es dià ies, en un sol dia eme ia 214,4 kg de 𝐶𝑂2. Si conside em l’ús de es
d’aques es i un més pe a la p epa ació del e eny, en su un o al de 12.864 kg de 𝐶𝑂2
emesos.
El cos més g an que calcula em, pel que a a les emissions, se à el anspo del eac o ,
el qual a a ma eix es à en anscu s. Aques anspo es a en un aixell de cà ega i ind à
una du ada de es se manes. Calcula les emissions exac es és una eina quasi impossible
pel e que hi han mol s ac o s que an a ia conside ablemen el esul a inal, com poden
se el en o els co en s ma í ims. Aga an com e e ència que al dia el aixell consumeix
200 ones de combus ible [24], i que ap oximadamen eme 3.114 kg de 𝐶𝑂2 pe ona
c emada, en es se manes ind em una emissió o al de 13.078,8 ones de 𝐶𝑂2.
En la pa e e en a l’impac e de la eali zació d’aques eball, solamen hi ha hagu
impac e mediambien al en els desplaçamen s a les o icines, ja que s’u ili za una mo o
p opulsada pe combus ibles òssils com a mi jà de anspo . La mo o é un consum de 4,1
li es als 100 km, enin en comp e que a la se mana es eali za en desplaçamen s pe
alo de 108 km i una du ada de 18 se manes, ens su un consum o al de 79,704 li es. I
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 67
si la gasolina de 95 oc ans é un ac o d’emissió de CO2
𝐶𝑂2 de 2,32 kg de 𝐶𝑂2 pe li e,
ens su una emissió inal de 184,91 kg de 𝐶𝑂2. Tenin en comp e que són els
desplaçamen s al lla g de 5 mesos, no són una emissió gai e g an en compa a i a a si ens
haguéssim desplaça en co xe.
En el còmpu global, les emissions de 𝐶𝑂2 que s’han p oduï a an de la cons ucció
d’aques eac o són al es. No obs an això, un cop aques eac o en i en uncionamen
p odui à combus ible sos enible pe a l’a iació a an de ma è ies biològiques sense so ida
a dia d’a ui. La Unió Eu opea p e eu un augmen exponencial d’aques a ecnologia i la
se a implemen ació en el u u és imminen [1].
A an de compli la me a de 0 emissions al 2050, el SAF juga un pape onamen al,
subs i uin el que osè p o inen del c u òssil. A ui en dia hi ha una p oducció de 1.300
milions de li es de SAF, el que sol compo a el 0,3% del combus ible u ili za en ols, pe ò
amb el àpid c eixemen que es à enin és p e eu que la se a p oducció al 2030 sigui de
51 milions de ones i que pe al 2050 a ibi a subs i ui el 80% de les emissions ac uals dels
combus ibles adicionals, passan d’una emissió ac ual en els da e s anys d’uns 740
milions de ones de 𝐶𝑂2 a 148 milions de ones de 𝐶𝑂2.
Sense cap dub e és una ecnologia inno ado a que amb el supo ac ual c eixe à pe al
de millo a les pe spec i es d’un u u e d que la nos a socie a necessi a, així que si pe
aconsegui una educció d’aques a magni ud en un u u , a a hem d’eme e la quan i a
an e io de 𝐶𝑂2 pe al de desen olupa les eines necessà ies, es à jus i icada la se a
emissió donada la inali a que compo a.
Pàg. 68 Memò ia
9. Es udi social i d’igual a de gène e
La pe spec i a de gène e m’ha po a a di idi la me a expe iència pe sonal en els dos
àmbi s d'ap enen a ge d'aques TFG, l’escola (ETSEIB) i a la eina.
En p ime lloc, du an els da e s qua e anys de g au, he pa icipa ac i amen a la
Uni e si a Poli ècnica de Ca alunya, especialmen a l'ETSEIB, i ull e lec i les
expe iències iscudes i les dades p opo cionades pe la ma eixa UPC [25]. Segons les
dades de la UPC, en la p omoció 2020-2024, només un 24,3% dels es udian s són
dones, i el G au en Enginye ia de Tecnologies Indus ials es à domina pel sexe masculí.
No obs an ha es a en augmen els da e s any i s’espe a segueixi amb aques a
e olució p og essi amen du an els p òxims anys.
En segon lloc, els objec ius d'aques eball es basen en els p incipis d'igual a del
p ojec e global d’aques eac o . És un p ojec e inclusiu, on l'equip de eball es à o ma
pe homes i dones selecciona s pe les se es ap i uds i mè i s, sense disc iminació de
gène e. A més a més, la no ma i a de l'emp esa p o egeix con a l'asse jamen i la
disc iminació, ga an in un en o n segu i jus on qualse ol pe sona pugui sen i -se
acollida sense eni en comp e el seu gène e.
L'equip de eball és di e s, amb pe sones de di e en s pa s del món, di e en s cul u es
i di e en eligió, ja que l'emp esa és in e nacional, posan en e idencia la igual a social
en l’espai de eball. To i que hi ha més homes que dones, ja que el sec o de
l’enginye ia é, especialmen , majo p esència masculina, hi ha dones en o s els ni ells
de decisió i depa amen s, a demés de que s’ha egis a un augmen del nomb e de
dones cada any a la plan illa.
D’al e banda, el p ojec e no espon a una in es igació pública, sinó que é com a
objec iu inc emen a la p oduc i i a d’una emp esa p i ada. Així, g an pa dels bene icis
epe cu i an di ec amen en l’emp esa. To i això, és c ucial que les emp eses es
ans o min pe adap a -se a les necessi a s climà iques, ja que, en cas con a i, mol es
pod ien anca , p o ocan conseqüències de as ado es pe als eballado s. Aques
impac e se ia uni e sal, a ec an pe igual o es les pe sones, independen men del
gène e o condició.
Finalmen , aques eball no é conno acions polí iques de cap ipus, sinó que p omou la
conscienciació de la gen a se cu osa amb el medi ambien i ha e lla pel nos e u u
com a socie a .
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 69
10. CONCLUSIONS
Aques eball p esen a l’e apa d’enginye ia de p océs d’un p ojec e eal, on s’ha passa
an pe l’e apa de disseny com pe la ase de cons ucció i la supe isió d’aques a, que ins
al momen , és sa is ac ò ia.
En p ime lloc, s’han assoli els objec ius p incipals del eball. L’es udi sob e el p océs que
hi ha da e e la selecció de ma e ials en condicions ex emes ha es a sa is ac o i g àcies
al con ac e dia i amb especialis es de camp mol expe imen a s en la ma è ia. Aques s han
p opo ciona in o mació mol iable sob e els incon enien s d'u ili za ce s ma e ials en
unció de les ca ac e ís iques ísiques que en ol en el p océs, de i ades de coneixemen s
eò ics i d’expe iències passades en al es p ojec es. Pe an , in o mació mol aluosa pe
a la eali zació d’un bon p ojec e d’enginye ia e del ac e cons an amb pe sonal
expe imen a i especiali za que coneix el camp en p o undi a . Els de alls ècnics,
òb iamen , ambé han sigu complimen a s amb al es on s d’in o mació igualmen ú ils,
a a bé, com e e ències d’al es p ojec es o in o mació p o inen de on s iables d’in e ne .
Seguidamen , s’ha escolli el ma e ial que més s’ajus a a als equisi s ècnics del eac o ,
on s’han posa en p àc ica o s els coneixemen s adqui i s en la ece ca e a an e io men .
En el cos d’aques eball s’han e un segui de càlculs i conside acions que han po a a
l’elecció de la millo opció, buscan op imi za ecu sos, an ma e ials com econòmics.
Els esul a s ob ingu s en els assajos no des uc ius mos en que s’ha po a a e me una
bona ase d’ensambla ge i cons ucció, cosa que augmen a à les possibili a s de que
l’equip dissenya compleixi amb la se a unció sense posa en pe ill la in eg i a de
l’es uc u a. Amb aques s esul a s es posa en e idència quines són les passes i mè odes
a segui pe du a e me la bona eali zació d’un p ojec e d’aques es ca ac e ís iques. No
obs an , aquí ambé s’ha de eni en comp e que l’èxi de la ab icació del eac o se à
comp o ada un cop po i en uncionamen un pe íode especí ic de emps.
El p esen eball é impo an s implicacions p àc iques, pel e que aques model de
seguimen del disseny po se ex apola a qualse ol ins al·lació indus ial que es igui
so mesa a condicions ex emes de empe a u a, p essió i al es axes de co osió com les
que p esen en els p ocessos d’hid ogenació.
Els cos os ampoc s’han pogu de alla amb exac i ud a causa del desconeixemen sob e
el p eu conc e dels equips d’anàlisi que s’han u ili za , alesho es s’han usa ap oximacions
de p eus e e encia s a la web dels equips. To i això, el cos eal segu amen no sigui an
ele a ja que els equips no han sigu comp a s pe aques p ojec e exclusi amen , sinó que
ja a emps que es an en ús i es pod ia conside a una ce a amo i zació, pe ò el
desconeixemen del emps que po en en ús ens impossibili a sabe -ho.
Pàg. 70 Memò ia
A escala pe sonal s’ha conside a que g àcies a la eali zació d’aques p ojec e he pogu
en end e i eu e les aplicacions de di e ses assigna u es del g au, i conside o que m’ha
ajuda a e un c eixemen an pe sonal com acadèmic.
Pe úl im, en elació amb l’objec iu p incipal del p ojec e, la pos a en uncionamen d’aques
eac o s’espe a que p odueixi g ans quan i a s de biocombus ible pe a l’a iació, posan
en mani es l’augmen c eixen que es à ha en d’aques a ecnologia i la se a iabili a de
ca a al u u . Ap oximan una educció del 80% en l’ús de combus ibles d’o igen òssil en
aques sec o en els p òxims 25 anys, i alho a, donan so ida a ma è ies esiduals que ins
a a e en is es com a esidus sense u ili a , aques ipus de ecnologies poden se un pun
de e minan en la ansició ene gè ica que la socie a necessi a.
Un ecomanació u u a, que s’hau ia de eni en comp e elaciona amb la ida ú il de
disseny del eac o és que se li han de e els man enimen s pe iòdics pe inen s es able s
pe al que compleixi amb les expec a i es de ida ú il del u u . En cas de no se així,
l’equip pod ia no compli amb els equisi s d’enginye ia espe a s, i e sabe això al clien
és i al, ja que el uncionamen d’aques un cop la ins al·lació es igui acabada queda so a
supe isió única i exclusi a d’ell.
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 71
11. Ag aïmen s
En p ime lloc, m’ag ada ia ag ai a Technip Ene gies pe la con iança i cons an supo
que se m’ha p opo ciona amb elació a esolució de dub es i ensenyamen . Es a con ac e
cons an amb especialis es de l’àmbi del p ojec e m’ha pe mès desen olupa en g an
mesu a les me es habili a s p o essionals i ap end e sob e el desen olupamen gene al
d’un de p ojec e, ag ai pe sonalmen al D . Angel Alejand e i al D . Mehdi Aska i que han
ingu una g an implicació en la me a o mació dins l’emp esa. A més, els hi old ia ag ai
que m’hagin acili a g an pa de la in o mació necessà ia i ensenya els coneixemen s
necessa is pe al de pode eali za aques eball, el qual ha pogu eni un al g au de
de all g àcies a la se a col·labo ació. Això m’ha pe mès e un T eball Final de G au que
unís dues de les me es inquie uds: el desen olupamen de p ojec es d’enginye ia i la
sos enibili a .
D’al a banda, ambé old ia que des aca la g an eina que ha e Jose Luis Ma ín Godoy,
el meu u o de la uni e si a , el qual ha es a en con ac e amb mi pe manen men i m’ha
aconsella en o a mena de qües ions. La se a o ien ació m’ha pe mès po a el eball al
dia i man eni l’en ocamen que m’ha ia plan eja en un inici.
Finalmen , old ia des aca que el supo dels meus amics i amilia s ha es a clau pe a
pode eballa còmodamen , a pa de dona -me consells en o a classe d’aspec es.
Pàg. 72 Memò ia
12. Bibliog a ia
[1] A iacionline. "La p oducción de SAF se iplica á en 2024, pe o se necesi an más
opo unidades de di e si icación." A iacionline, 24 Oc .
2023. [h ps://www.a iacionline.com/la-p oduccion-de-sa -se- iplica a-en-2024-pe o-
se-necesi an-mas-opo unidades-de-di e si icacion/, cosul a: 28 de sep emb e 2024].
[2] UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. Tesis comple a. UNAM,
2008. [h p://www.p olomeo.unam.mx:8080/xmlui/bi s eam/handle/132.248.52.100/8
916/Tesis_Comple a.pd ?sequence=1, consul a: 30 sep emb e 2024 ].
[3] Fon ana, Ma s G. Co osion Enginee ing. 3 d ed., McG aw-Hill, Ohio 1987, p. 39-153
[4] Ca hwell. "Gal anic Se ies." Ca hwell, [h ps://ca hwell.com/gal anic-se ies/, accés a
la ima ge: 5 oc ub e 2024].
[5] PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY. “Applica ion o Pou baix Diag ams”
Pennsyl ania S a e Uni e si y Lib a ies, [h ps://e da.lib a ies.psu.edu/ca alog/24828,
accés a la ima ge: 7 oc ub e 2024].
[6] LIBRETEXTCHEMESTRY. 4.06: Pou baix Diag ams." Lib eTex s,
[h ps://chem.lib e ex s.o g/Bookshel es/Ino ganic_Chemis y/In oduc ion_ o_Ino ga
nic_Chemis y_(Wikibook)/04%3A_Redox_S abili y_and_Redox_Reac ions/4.06%3
A_Pou baix_Diag ams, accés a la ima ge: 7 oc ub e 2024].
[7] Nu Flow Midwes . "2 Types o Co osion Tha Occu in Indus ial Piping Sys ems." Nu
Flow Midwes , [h ps://www.nu lowmidwes .com/2- ypes-o -co osion- ha -occu -in-
indus ial-piping-sys ems/, accés a la ima ge: 8 oc ub e 2024].
[8] ROBERT, WESOLOWSKI A. “The Wo ld o Ma e ials”, Sp inge , Taipei 2020
[9] SACOME. "E i a la co osión
in e g anula ." SACOME, [h ps://www.sacome.com/e i a -co osion-in e g anula /,
accés a la ima ge: 8 oc ub e 2024].
[10] H&G Hous on. "S ess Co osion C acking in B asses." H&G
Hous on. [h ps://hghous on.com/a chi e/ma e ial-p ope y-da a/coppe -and-coppe -
alloys/b asses/sc-c acking, accés a la ima ge: 8 oc ub e 2024].
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 73
[11] SNEHA SAMALl. High- empe a u e Oxida ion o Me als. In echOpen,
2016. [h ps://cdn.in echopen.com/pd s/50691.pd , consul a: 9 oc ub e en enda an ].
[12] Khanna A.S. "High Tempe a u e Oxida ion."
Resea chGa e. [h ps://www. esea chga e.ne /publica ion/279608308_High_Temp
e a u e_Oxida ion, accés a la ima ge: 9 oc ub e].
[13] Co osionpedia. "McConomy
Cu es." Co osionpedia. [h ps://www.co osionpedia.com/de ini ion/1438/mccon
omy-cu es, accés a la ima ge: 10 oc ub e 2024].
[14] Eme son. "Ge ing he Measu e o Co osion." Eme son,
2017 [h ps://www.eme son.com/documen s/au oma ion/a icle-ge ing-measu e-
o -co osion-en-4279426.pd , accés a la ima ge: 10 oc ub e].
[15] Abdul ahman, Mohammed A. Mi iga ing high- empe a u e, high-p essu e hyd ogen
a ack, Tesi doc o al, Uni e si y o Camb idge 2021.
[16] T a is, Mike B. Molecula dynamics o high empe a u e hyd ogen a ack, Tesi
doc o al, Mississippi S a e Uni e si y 2022.
[17] INSPECTIONEERING, "A oiding HTHA Failu es: An Owne ’s
Pe spec i e." Inspec ionee ing, 2013. [h ps://inspec ionee ing.com/jou nal/2013-12-
18/3722/a oiding-h ha- ailu es-an-owne, consul a: 13 oc ub e 2024].
[18] Ame ican Pe oleum Ins i u e. "S eels o Hyd ogen Se ice a Ele a ed
Tempe a u es and P essu es in Pe oleum Re ine ies and Pe ochemical Plan s
(API 941)." Ame ican Pe oleum Ins i u e, 2020.
[19] B uke Co po a ion. "S1 TITAN Handheld XRF
Spec ome e ." B uke . [h ps://www.b uke .com/en/p oduc s-and-
solu ions/elemen al-analyze s/handheld-x -spec ome e s/S1-TITAN.h ml, accés
a la ima ge: 5 no emb e 2024].
[20] Au o desconegu . "P oducing a Magne ic Field Using he Yoke in he Tes Piece”.
Resea chGa e. [h ps://www. esea chga e.ne / igu e/P oducing-a-magne ic- ield-
using- he-yoke-in- he- es -piece-21_ ig5_355433502, accés a la ima ge: 14
no emb e 2024].
[21] Ad anced NDT Solu ions. "HTHA – High Tempe a u e Hyd ogen A ack." Ad anced
NDT Solu ions, 2015.[h ps://www.ansnd .com/ad anced-nd -
se ices/h ha_high_ empe a u e_hyd ogen_a ack/, consul a: 20 no emb e 2024].
Pàg. 80 Memò ia
A5. Anàlisi de la canonada 285 a les co bes de Nelson d’Excel
Es udi d’un eac o pe a la p oducció de SAF Pág. 81
A6. Anàlisi del eac o a les co bes de Nelson d’Excel
