Borrador del Cuaderno FIRP # 263: Influencia de la formulación sobre (las propiedades de las) las espumas 1 INFLUENCIA DE LA FORMULACION SOBRE LAS ESPUMAS Jean-Louis Salager*, José María Andérez*, Ana Forgiarini* Traducido por María Gabriela Molina B. Resumen: Influencia de la formulación sobre las espumas Los principales pasos en la vida de una espuma son: formación, maduración y ruptura .Las reglas para seleccionar los surfactantes y los aditivos, así como las condiciones para la formación de espumas (efecto de la temperatura) son descritos y deducidos por los fenómenos físico-químicos que envuelven el ciclo de vida de la espuma. La cinética de adsorción de los surfactantes y de los aditivos como la cohesión de los arreglos moleculares de los surfactantes en la superficie agua-aire son los principales fenómenos que explican el comportamiento de una espuma. Palabras claves: Formulación, físico-química, espuma, espumabilidad, estabilidad. Un cuarto de siglo ha transcurrido desde la publicación del libro J.J Bikerman, quién por mucho tiempo ha realizado textos de referencia en materia de espuma y se puede decir que ciertas cosas han cambiado. Hoy en día son diversos los campos en los cuales se utilizan las espumas, algunos de gran importancia industrial como en la flotación de minerales, en alimentos o en el petróleo. Se les utiliza frecuentemente por su textura y sus propiedades reológicas que combinan aquellas propiedades de un fluido y un sólido con una densidad extremadamente baja y un costo por lo general ventajoso con respecto a otras alternativas. No se trataran las propiedades de las espumas pero se explicará lo que se necesita hacer en la práctica (es decir, en el momento de formular la solución espumante) para fabricar una espuma que sea, por ejemplo, abundante y relativamente estable. En este artículo se va a tratar de poner en evidencia un estado del arte semi-empírico, que corresponde en sí en un saber hacer práctico fundado sobre razonamientos simples, hasta simplistas con respecto al nivel de ciertas investigaciones. Estos razonamientos permiten a la vez analizar la situación físico-química, orientar la formulación en las experiencias que se deben realizar para validar su gestión. Conferencia presentada en las Jornadas del Grupo Formulación de la Sociéte Française de Chimie (http://www.sfc.fr) en Montpellier - Francia, 28-29 octubre 1998. Publicado en L’Actualité Chimique, abril 1999, pp. 10-21. * Laboratorio FIRP, Escuela de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, Mérida 5101, Venezuela. Telef.: +58(274) 240.29.54. Fax: +58(274) 240.29.57. Correo electrónico: firp@ula.ve Servidor: http://www.firp.ula.ve Se le llama formulación físico-química no solamente el escoger los diferentes ingredientes, a saber la naturaleza de los agentes espumantes y aditivos, sino también sus proporciones o concentraciones respectivas, así como la temperatura (y eventualmente la presión) que son susceptibles de afectar la físico-química del sistema. El interés primordial es la espumabilidad de la solución, es decir a la cantidad de espuma producida, y a la estabilidad de ésta, es decir su persistencia en el tiempo. Las tres etapas en la vida de una espuma y los fenómenos asociados. Es relativamente fácil diferenciar las tres etapas de la vida de una espuma. Estas etapas recubren mecanismos y fenómenos físico-químicos muy nombrados. Se va a comenzar por examinar brevemente los fenómenos que están en juego en las tres etapas, las cuales se han definido como: i) La formación de la espuma (de algunos segundos hasta algunos minutos) ii) La maduración de la espuma desde la espuma húmeda a la espuma seca donde el espesor de la película es todavía grande respecto a la escala coloidal (de algunos minutos a algunas horas) iii) La persistencia de las espumas secas cuya estabilidad de la película depende de las interacciones coloidales (de varias horas a varios días dependiendo del caso). 1. Formación de la espuma. Existen dos métodos para formar espumas. En el primero un gas previamente disuelto en un líquido se libera por un cambio físico por lo general por un descenso de la presión o un aumento de la temperatura. En el segundo caso un aparato mecánico permite introducir burbujas de gas en el seno del líquido, por lo general por agitación violenta o burbujeo.