Introducción
El agua es un componente principal de nuestras emulsiones bituminosas. Es el vector de la energía química proporcionada por los tensioactivos. Su estado dentro de la emulsión es, por tanto, un elemento importante a considerar, en estrecha relación con la calidad de los materiales utilizados.
Papel químico
El agua constituye la mayor parte de la fase dispersante de las emulsiones bituminosas. Durante la preparación de la fase acuosa, es el lugar de una reacción química equilibrada: la transformación del emulsionante inactivo en un emulsionante activo, bajo la acción de un ácido para emulsiones catiónicas, o de una base para emulsiones aniónicas. Este equilibrio (Figura 1) debe dominarse imperativamente a lo largo de la vida de la emulsión para garantizar la estabilidad de almacenamiento esperada, así como el comportamiento de ruptura.
Entre los parámetros que afectan al equilibrio se identifican la temperatura y las impurezas contenidas en el agua, así como los intercambios con la fase bituminosa.
Papel físico-químico
El agua constituye la fase dispersante de las emulsiones y permite la dispersión de las gotitas de betún dentro de una fase continua. El aumento del contenido de ligante, y por lo tanto a la inversa, la disminución del porcentaje de fase acuosa, es un parámetro que influye fuertemente en la viscosidad de las emulsiones (Figura 2). Por este motivo, las emulsiones utilizadas en el enfoscado suelen tener un mayor contenido de ligante.
Demasiada fluidez provocaría el escurrimiento de la emulsión sobre el soporte siguiendo las pendientes y provocaría el fracaso de la aplicación. Por otro lado, las emulsiones de impregnación deben ser lo más fluidas posibles para favorecer la entrada del ligante transportado en el soporte. Por supuesto, el contenido de agua y, por el contrario, el contenido de aglutinante, no es el único culpable: las características del tamaño de partícula de la dispersión (diámetro medio y polidispersidad) juegan un papel fundamental.
Papel en los eventos adversos
¡Pero a veces aparecen ciertos líos! Aunque el contenido de aglutinante de la emulsión no cambia, su viscosidad aumenta, lo que puede dar lugar a una consistencia pastosa de la emulsión. Tales observaciones tienen su origen en fenómenos osmóticos que hacen que el agua cambie de compartimento. Esta agua penetra por ósmosis en las gotitas de betún, provocando su hinchamiento. Sin aumentar el contenido de ligante, aumenta la fracción volumétrica ocupada por el betún en la emulsión, lo que aumenta la viscosidad ya que, por el contrario, se reduce la cantidad de agua disponible para la dispersión. Tales fenómenos están relacionados con el contenido de sal de los betunes, que puede variar dependiendo del origen del crudo, pero también de las condiciones de refinación. Muy a menudo, van acompañados de una marcada alcalinidad, que también puede afectar el equilibrio químico de la reacción de activación del emulsionante. Además de ser pastosa, a veces no bombeable, la emulsión se vuelve químicamente inestable, el riesgo de ruptura es grande y se avecina un incidente industrial.
Évitar incidentes
Aunque existen remedios (más o menos fáciles de implementar), la solución preferida es la anticipación. El formulador debe tener el mayor cuidado en la elección de los materiales, y en particular del aglomerante, utilizados durante la producción. En otras palabras, es mejor un control “a priori” que una solución “a posteriori”. Producción de lotes piloto mediante el uso de Piloto completo de laboratorio Atomix Inside puede llevarse a cabo para validar los suministros de carpeta. Los rendimientos obtenidos se comparan luego con los valores declarados en el contexto del control de calidad. Tal enfoque implica que la entidad a cargo de la producción y el control cuente con el equipo de laboratorio adecuado y equipos totalmente capacitados en estas eventualidades.
Y para los laboratorios más exigentes, el acoplamiento de estos métodos de control al uso de la fotocentrifugación analítica (Tecnología LUM GmbH) permite refinar las fórmulas con precisión para un control total del comportamiento del ligante una vez emulsionado.
Vincent HESRY, Ph.D y Antonin RICHARD, Ingeniero Químico.