¿Qué es la tensión superficial y por qué debes tenerla en cuenta en la industria?

Muchos de los problemas que afectan a un producto final provienen de aspectos tan básicos como la tensión superficial. Esta propiedad debe tenerse en cuenta en la formulación de productos para innumerables industrias, desde cerámica hasta cosmética, pasando por agroquímica o productos de limpieza.

Ajustar adecuadamente la tensión superficial puede prevenir la aparición de muchos problemas, así que hoy abordamos su papel en diferentes industrias, centrándonos en los problemas que pueden surgir si no se ajusta correctamente y sus posibles soluciones.

¿Qué es la tensión superficial?

Antes de entrar en sus aplicaciones en la industria, debemos tener claro qué es la tensión superficial. Se trata de una propiedad fisicoquímica en la que, debido a la atracción de las moléculas, la superficie de los líquidos se comporta como si estuviera recubierta una fina membrana elástica. Es una propiedad muy importante, ya que da respuesta a muchos de los comportamientos de los líquidos.

Cada molécula del líquido en cuestión experimenta una fuerza en todas las direcciones, pero estas se equilibran gracias a las fuerzas de las moléculas que la rodean. No obstante, aquellas moléculas que están situadas en la superficie, al no tener más líquido encima de ellas, solo «hacen fuerza» hacia el interior y entre las moléculas vecinas. De este modo, se forma la «membrana» que dificulta que otros tipos de moléculas penetren en el interior del líquido. Esta es la causa de que algunos insectos puedan posarse en el agua sin hundirse o que las moléculas de aceite no se mezclen con las de agua.

La tensión superficial también influye en cómo se distribuye el volumen de un líquido, ya que este tiende a ocupar la menor superficie posible. Esto explica por qué, ante la ausencia de otras fuerzas, las gotas adoptan la forma geométrica con menor superficie: la esfera.

La tensión superficial varía según el líquido y otros factores, como la temperatura.

La tensión superficial en la agricultura

En agricultura hablar de tensión superficial es hablar de tensioactivos, unas moléculas anfifílicas capaces de disminuir la tensión superficial entre dos sustancias. Para lograrlo, los tensioactivos poseen un extremo afín al agua (hidrófilo) y otro afín a la grasa (hidrófobo). El hecho de que cada extremo se sienta atraído por un solvente distinto hace que ambos tiendan a migrar hacia las interfases. Como resultado, la cola hidrófoba se orienta hacia el solvente orgánico y la cabeza hidrófila se queda dentro del agua. Esto conlleva la disminución de la tensión superficial, es decir, la eliminación de la barrera entre el agua y la grasa.

Resumiendo, podemos decir que los tensioactivos permiten que sustancias que a priori no podrían mezclarse (como el agua y el aceite), lo hagan. Esta acción que parece tan sencilla es la base de muchos procesos en la formulación de productos agroquímicos. Como veremos a continuación, la elección de un tensioactivo en la formulación agroquímica es crucial, ya que impacta directamente en la aplicación del producto en la planta.

Aunque existen cuatro tipos de tensioactivos, los más empleados en la agricultura son tres: tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos y tensioactivos anfóteros.

En el caso de la agricultura, la importancia de los tensioactivos radica sobre todo en su capacidad para reducir la tensión superficial del producto sobre una superficie como, por ejemplo, las hojas; actuar como compatibilizantes en el agua de aplicación; solubilizar aceites esenciales en agua, o emulsionar agua en aceite y dispersar productos sólidos en fases líquidas (acusas u oleosas).

En consecuencia, los tensioactivos se utilizan principalmente como humectantes, dispersantes, emulsionantes y antiespumantes. En el caso de los humectantes, desempeñan un papel crucial como adyuvantes en la aplicación de diversos tratamientos, mientras que los dispersantes y emulsionantes se incorporan a las formulaciones para otorgar estabilidad a los productos agroquímicos.

¿Para qué se utilizan los tensioactivos en la agricultura?

La función principal de los tensioactivos en la agricultura es su capacidad para reducir la tensión superficial de los productos, lo que se traduce en una mejor distribución sobre las hojas. Este fenómeno implica una mayor superficie de contacto y una absorción mejorada, conduciendo a una disminución de los costes y a una mejora significativa en los resultados de los productos agroquímicos.

Ahora, profundicemos en las funciones específicas de los tensioactivos en el sector agroquímico:

• Humectantes

La correcta dispersión y penetración de los agroquímicos en las plantas son fundamentales para la eficacia de un producto formulado. Los tensioactivos disminuyen la tensión superficial del producto, ampliando así la superficie de contacto de la gota con la hoja y favoreciendo una mayor absorción por parte de la planta. Utilizados de manera adecuada, aumentan significativamente la eficacia del producto, contribuyendo a maximizar su impacto en la agricultura.

• Dispersantes

Las materias activas presentes en fertilizantes y pesticidas necesitan integrarse adecuadamente con el medio en el que se formula el producto, ya sea agua u aceites. Los tensioactivos, tanto en estado sólido como líquido, desempeñan un papel esencial al facilitar la mezcla de estas materias activas.

Esto garantiza que, al entrar en contacto con el agua de aplicación, la integración sea rápida y homogénea. Este proceso asegura que el producto sea igualmente efectivo en todo el rango de aplicación, al tiempo que previene la aglomeración y la posterior precipitación de la materia activa, mejorando la estabilidad del producto.

• Emulsionantes

En la agricultura, muchas sustancias activas empleadas son moléculas apolares, lo que exige una emulsión adecuada con el agua de aplicación. Ya sea en formato de emulsión aceite en agua (Oil in Water, O/W) o emulsión agua en aceite (Water in Oil, W/O), los tensioactivos, y sus combinaciones, posibilitan una emulsión eficiente de los productos formulados. Asimismo, garantizan una dispersabilidad óptima y una buena estabilidad en el agua, especialmente cuando se requiere diluir el producto previamente a su aplicación.

• Antiespumantes

Los tensioactivos, además, pueden desempeñar el papel de antiespumantes en formulaciones agroquímicas. En este contexto, reducen la tensión superficial del producto a aproximadamente 30 dinas. Los tensioactivos no iónicos son los más utilizados como antiespumantes en agricultura, ya que presentan mínimas interferencias con las demás sustancias presentes en la aplicación, garantizando una eficaz supresión de la formación de espuma.

La tensión superficial en la agricultura: conclusión

La implementación de buenas prácticas agrícolas requiere del uso de tensioactivos que reduzcan la tensión superficial del producto, mejorando así la eficiencia y rendimiento de los tratamientos agrícolas.

Sin embargo, la amplia variedad de tensioactivos disponibles para formular un producto agroquímico puede convertir esta tarea en algo complejo. Nuestro equipo técnico está a tu disposición para ayudarte a encontrar la solución más adecuada a tu situación. Si deseas ponerte en contacto con nuestros expertos, rellena el siguiente formulario.

La tensión superficial en la industria cosmética

Al igual que sucede en la industria agroquímica, hablar de tensión superficial en cosmética es sinónimo de tensioactivos.

Sin ir más lejos, las emulsiones (que precisamente son mezclas de sustancias a priori inmiscibles) son un tipo de formulación muy utilizada en cosmética. Las vemos en cremas, sérums y tantos otros productos de uso cotidiano.

Pero también es gracias a los tensioactivos que productos como geles, champús y toda clase de limpiadores eliminen la suciedad. Además, también son los responsables de generar espuma, que mejora la sensorialidad del producto durante su aplicación.

La tensión superficial también está detrás de fenómenos como la disolución de sustancias oleosas en vehículos acuosos y la humectación de los sólidos. En definitiva, este fenómeno es clave para la formulación de innumerables productos cosméticos, desde productos de higiene a perfumes, por lo que entender cómo funciona ayuda a los formuladores a “jugar” con ella y utilizarla a su favor, logrando así el efecto deseado en sus productos. Como ejemplo de ello, a continuación te explicamos cuál es el papel de la tensión superficial en la formación de espuma y en la formulación de emulsiones.

Formación de espuma con tensioactivos

Una de las características de los tensioactivos es su capacidad para generar espuma.

Los tensioactivos pueden ser agentes espumantes eficientes o agentes espumantes eficaces, que no es lo mismo. Son eficientes cuando comienzan a generar espuma a concentraciones bajas de tensioactivo, mientras que se consideran eficaces cuando son capaces de producir una gran cantidad de espuma.

Una buena forma de medir la capacidad espumante de un tensioactivo es utilizando la Concentración Micelar Crítica (CMC), que representa el punto en el que la tensión superficial permanece prácticamente constante, aunque la concentración del tensioactivo en disolución acuosa aumente.

Características de la espuma

En términos generales, cuanto mayor sea el valor de CMC se necesitará una mayor cantidad de tensioactivo para que se forme la espuma. Los tensioactivos iónicos tienden a tener valores de CMC más altos, lo que significa que requieren concentraciones más elevadas para generar espuma, y, por tanto, son menos eficientes en este aspecto. Sin embargo, esta falta de eficiencia se puede corregir aumentando la longitud de la cadena hidrofóbica del tensioactivo o mediante la adición de electrólitos, como el cloruro de sodio.

Por el contrario, como ya hemos visto, la eficacia se mide según la cantidad de espuma que genera el tensioactivo. A menor tensión superficial del medio y menor fuerza de cohesión entre moléculas, más cantidad de espuma genera el tensioactivo. La eficacia de los tensioactivos, al igual que sucede con la eficiencia, también se puede ajustar. Por ejemplo, en el caso de tensioacticos aniónicos, si lo que se pretende es aumentar la cantidad de espuma producida, una opción es incrementar la longitud de la cadena alquílica.

Además de la rapidez de formación y de la cantidad de espuma generada, también debemos tener en cuenta su estabilidad. Muchos tensioactivos requieren combinarse con otros para mantener la espuma una vez formada. Un ejemplo de ello, dentro del grupo de los tensioactivos aniónicos, son los alquilsulfatos. A pesar de que generan espuma en cantidad y de forma rápida, no son capaces de estabilizarla, haciendo que decaiga rápidamente. Para solucionarlo, se introducen en la fórmula con otros tensioactivos como las alcanolaminas, unos tensioactivos no iónicos que ayudan a la estabilización de la espuma.

Sin embargo, es importante destacar que la capacidad espumante de los tensioactivos no está directamente relacionada con su capacidad de limpieza. La espuma forma parte de las propiedades sensoriales del producto final.

Por último, aunque no los hayamos visto todos en este artículo, hay que tener en cuenta que existen cuatro tipos de tensioactivos: aniónicos, no iónicos, anfóteros y catiónicos. Tienen características muy diferentes entre sí, como su capacidad espumante, irritabilidad y limpieza, pero todos reducen la tensión superficial entre dos sustancias.

Productos recomendados para formar espuma

Como hemos mencionado, cada tensioactivo presenta características únicas, por lo que analizar las necesidades del formulador resulta esencial a la hora de seleccionar el tensioactivo más apropiado. En Zschimmer & Schwarz ponemos a tu disposición una gran variedad de tensioactivos que se ajustan a cada requerimiento.

Te invitamos a ponerte en contacto con nuestro equipo técnico rellenando el siguiente formulario.  Ellos mismos te asesoraran en la elección del tensioactivo que mejor se adapte a tus necesidades.