Emulsiones afálticas

Las emulsiones bituminosas o emulsiones asfálticas, son líquidos complejos Su estabilidad es gobernada por las fuerzas intermoleculares y son resultado de un equilibrio de fuerzas repulsivas y atractivas. El formulador de emulsiones debe entender y balancear hábilmente estas fuerzas de modo que la emulsión se pueda producir constantemente, almacenar, bombear, transportar, y ser aplicadas en elcampo sin experimentar ninguna pérdida de tiempo en la operación.

Una emulsión es una dispersión de pequeñas gotas de un líquido en otro. Ejemplos típicos incluyen productos tan comunes como la leche, la mantequilla, la mayonesa y las cremas cosméticas. Las emulsiones pueden formarse con dos líquidos inmiscibles cualesquiera, pero en la mayoría de las emulsiones una de las fases es agua.Las emulsiones de aceite en agua, O/W, por siglas en inglés (Oil-in-Water), son aquellas cuya fase continua es el agua y la fase dispersa, las gotas, son un líquido aceitoso. Las emulsiones de agua en aceite W/O (Water-in-Oil), o “emulsiones inversas”, son aquellas en las que la fase continua es un aceite y la fase dispersa es agua. Puede haber emulsiones con estructuras más complejas, como lasemulsiones múltiples en las en la fase dispersa contiene otra fase que puede no tener otra fase cuya composición puede no ser la misma que la fase continua. En la figura se aprecian estos tres tipos de emulsiones.

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Figura 1: Tipos de emulsiones
(a) Emulsión de aceite en agua (O/W), (b) Emulsión de agua en aceite (W/O, (c) Emulsión multiple W/O/W

Las emulsiones asfálticas estándarson normalmente consideradas del tipo emulsiones de aceite en agua (O/W) y contienen entre 40% y 75% de asfalto, entre 0,1 a 2,5% de emulsificante, de 25 a 60% de agua más algunos componentes menores. El tamaño de gotas de asfalto varía entre 0.1 y 20 micrones de diámetro. Las emulsiones con tamaños de partículas en este rango se denominan macro-emulsiones.

En cuanto a su aparienciafísica, las emulsiones asfálticas son líquidos marrones con consistencias que van desde la de la leche hasta la de la crema batida y esta depende, mayormente, del contenido de asfalto y del tamaño de partícula. Algunas gotas de asfalto pueden contener pequeñas gotas de agua en su interior, por lo que una mejor descripción de las emulsiones asfálticas sería la de emulsiones múltiples W/O/W. Laviscosidad de una emulsión y especialmente sus cambios en la viscosidad durante su almacenamiento están fuertemente influenciados por fase interna de agua.

Existe una distribución estadística de tamaños de partículas en una emulsión, la cual está influenciada por la receta (formulación) de esta, así como de la mecánica y condiciones de operación de la planta en la que se manufacturan (Figura 2).El tamaño de partícula y la distribución de éste en la emulsión afectan mucho las propiedades físicas de la emulsión como la viscosidad y su estabilidad en almacenamiento; una mayor distribución de tamaño de partícula produce emulsiones menos viscosas, así como distribuciones amplias o bimodales. El tamaño de partículas también afecta el desempeño de las emulsiones; en general, menores tamaños departícula mejoran el desempeño tanto en forma de mezclas como en spray. Desarrollos recientes en el área de las emulsiones asfálticas se han enfocado en la habilidad de controlar el tamaño de partículas, así como su distribución estadística, durante el proceso de emulsificación y, como consecuencia, la de controlar las propiedades de la emulsión.

Figura 2

a) Distribuciones de tamaños departículas típicas de emulsiones asfálticas con diferentes contenidos de asfalto.
b) Micrografía de una emulsión asfáltica

Las macro-emulsiones son inherentemente inestables; luego de un período de tiempo, que pueden ser horas o años, la fase asfáltica eventualmente se separará del agua. Esta ruptura de la emulsión involucra la fusión de las gotas de asfalto, fenómeno conocido como...