Formación y caracterización de emulsiones altamente concentradas de betún en agua
- Autores: María Martínez Rodríguez
- Directores de la Tesis: Jordi Esquena Moret (dir. tes.), Carmen González Azón (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Lionel Choplin (presid.), José María Gutiérrez González (secret.), Miguel Ángel Rodríguez Valverde (voc.)
- Materias:
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- Resumen
FORMACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE EMULSIONES ALTAMENTE CONCENTRADAS DE BETÚN EN AGUA El objetivo principal de la presente tesis ha sido la preparación y caracterización de emulsiones bituminosas concentradas y altamente concentradas de betún en agua controlando el tamaño de gota.
Las investigaciones y estudios llevados a cabo se dividen en las siguientes etapas: -Caracterización de la naturaleza química y coloidal de diferentes betunes.
- Estudio del comportamiento fásico de tensioactivos comerciales.
-Preparación y caracterización de emulsiones concentradas y altamente concentradas de betún en agua.
Las investigaciones desarrolladas han permitido alcanzar las siguientes conclusiones principales: -El betún es considerado un sistema coloidal en el que se encuentras dispersos nanocristales de parafina, agregados de asfaltenos y moléculas de resina. Los nanocristales de parafina se encuentran en betunes de naturaleza parafínica y poseen tamaños alrededor de 50 nm. Estos nanocristales son de menor tamaño cuando el betún ha sido enfríado rápidamente y desaparecen a los 70ºC, temperatura de fusión de la parafina. Los agregados de asfaltenos poseen un tamaño entre 2 y 3.3 nm. Su tamaño no se ve afectado por la velocidad de enfriamiento ni por la temperatura, en el rango estudiado.
-Los betunes poseen tensioactivos endógenos que difunden al agua disminuyendo la tensión superficial hasta 60 mN/m. Este valor es demasiado alto para demostrar que se trata de moléculas tensioactivas. La difusión de las moléculas amfifílicas presentes en el betún cumple el modelo de Ward y Tordai de difusión. Ajustando este modelo, se ha calculado un exceso superficial de aproximadamente 4¿10-6 mol/dm2 de especies amfifílicas del betún adsorbidas en la superficie del agua.
-Se determinó la tensión superficial de betún a temperaturas bajas, donde la viscosidad es muy elevada. Se determinó la tensión superficial de los siguientes betunes: 150/180 A Nafténico, 150/180 B Parafínico, 80/100 y 60/70, y se observó que la tensión superficial es prácticamente la misma en todos ellos (37 mN/m) a 25ºC. Se observó que la contribución más importante en la tensión superficial es la componente dispersiva, confirmando que el betún es un material mayoritariamente apolar.
-Mediante la determinación del potencial zeta se determinó que el betún Nafténico posee una carga superficial aproximadamente de 0.29 C/m2. Ésta carga superficial es debida a la presencia de tensiaoctivos endógenos.
-Se estudió el comportamiento fásico de los tensioactivos comerciales Redicote E-4875, Redicote EM-48, Redicote EM-44, Redicote E-11 HF, Ampholak 7TX, Asfier 218, Telcodinac Teide S, Telcodinac PR y Polyram L-80 y Polyram L-90.
-El tamaño de gota de las emulsiones preparadas con tensioactivos comerciales disminuye al aumentar la concentración de tensioactivo.
-Se obtuvieron emulsiones con tamaños de gota menores con el betún 80/100, de menor dureza que con el betún 60/70. La emulsificación es más eficiente con betunes de menor dureza dado que proporcionan una viscosidad menor a la misma temperatura.
-Al aumentar la fracción de volumen de fase dispersa, el tamaño de gota disminuye. Podría ser debido a que el esfuerzo de cizalla es proporcional a la viscosidad, por lo tanto, al aumentar la viscosidad de la emulsión, manteniendo la velocidad de cizalla constante, el esfuerzo aumenta. Ello puede permitir la formación de gotas más pequeñas.
-Se prepararon emulsiones al 60, 70 y 80% de betún 150/180 A cuya fase acuosa contenía quitosano como espesante. El tamaño de gota disminuye con la presencia de quitosano en el medio acuoso. Esta disminución es más acusada en emulsiones del 60% que en emulsiones del 70% y poco apreciable en emulsiones del 80%. Esta tendencia también se observó con emulsiones preparadas con poliacrilamida, el tamaño de gota disminuye con la presencia de polímero en la fase continua, aunque a concentraciones más altas de polímero se alcanza un valor de tamaño de gota prácticamente constante.
