Guía docente de Tecnología y Aplicaciones de los Tensioactivos (M43/56/3/16)

Curso 2024/2025
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 19/07/2024

Máster

Máster Universitario en Ingeniería Química

Módulo

Ingeniería de Procesos y Productos

Rama

Ingeniería y Arquitectura

Centro en el que se imparte la docencia

Facultad de Ciencias

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Primero

Créditos

3

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Rafael Bailón Moreno
  • Manuela María Lechuga Villena
  • Josefa Núñez Olea

Horario de Tutorías

Rafael Bailón Moreno

Email
  • Tutorías 1º semestre
    • Martes 10:30 a 14:30 (Dpto. Ing. Química-Planta 1-D5-Cita Previa)
    • Jueves 12:30 a 14:30 (Dpto. Ing. Química-Planta 1-D5-Cita Previa)
  • Tutorías 2º semestre
    • Martes 10:30 a 14:30 (Dpto. Ing. Química-Planta 1-D5-Cita Previa)
    • Jueves 12:30 a 14:30 (Dpto. Ing. Química-Planta 1-D5-Cita Previa)

Manuela María Lechuga Villena

Email
  • Tutorías 1º semestre
    • Lunes 11:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Planta 2-D19-Cita Previa)
    • Miércoles 11:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Planta 2-D19-Cita Previa)
    • Viernes 9:00 a 11:00 (Dpto. Ing. Química-Planta 2-D19-Cita Previa)
  • Tutorías 2º semestre
    • Lunes 11:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Planta 2-D19-Cita Previa)
    • Miércoles 11:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Planta 2-D19-Cita Previa)

Josefa Núñez Olea

Email
Anual
  • Lunes 9:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Cita Previa)
  • Jueves 9:00 a 13:00 (Dpto. Ing. Química-Cita Previa)

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

Tensioactivos y tipos de tensioactivos. Caracterización de los tensioactivos: tensión interfacial, adsorción, mojabilidad, espumación, detergencia. Emulsiones y tecnología del emulsionado. Reología de los sistemas tensioactivos. Toxicidad, biodegradación e irritación cutánea. Productos de base tensioactiva: detergentes, cosméticos, formas farmacéuticas, alimentos emulsionados, pinturas y tintas. Aplicaciones industriales de los tensioactivos: flotación de minerales, industria textil, industria del petróleo e higiene industrial.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales

  • CG01. Capacidad para aplicar el método científico y los principios de la ingeniería y economía, para formular y resolver problemas complejos en procesos, equipos, instalaciones y servicios, en los que la materia experimente cambios en su composición, estado o contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados entre los que se encuentran el farmacéutico, biotecnológico, materiales, energético, alimentario o medioambiental. 
  • CG02. Concebir, proyectar, calcular, y diseñar procesos, equipos, instalaciones industriales y servicios, en el ámbito de la ingeniería química y sectores industriales relacionados, en términos de calidad, seguridad, economía, uso racional y eficiente de los recursos naturales y conservación del medio ambiente. 
  • CG05. Saber establecer modelos matemáticos y desarrollarlos mediante la informática apropiada, como base científica y tecnológica para el diseño de nuevos productos, procesos, sistemas y servicios, y para la optimización de otros ya desarrollados. 
  • CG06. Tener capacidad de análisis y síntesis para el progreso continuo de productos, procesos, sistemas y servicios utilizando criterios de seguridad, viabilidad económica, calidad y gestión medioambiental. 
  • CG11. Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la ingeniería química que permitan el desarrollo continuo de la profesión. 

Competencias Específicas

  • CE01. Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales, obtenidos mediante estudio, experiencia, y práctica, con razonamiento crítico para establecer soluciones viables económicamente a problemas técnicos. 
  • CE02. Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria química, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la ingeniería química, comprensivas de procesos y fenómenos de transporte, operaciones de separación e ingeniería de las reacciones químicas, nucleares, electroquímicas y bioquímicas. 
  • CE05. Dirigir y supervisar todo tipo de instalaciones, procesos, sistemas y servicios de las diferentes áreas industriales relacionadas con la ingeniería química. 

Competencias Transversales

  • CT03. Elaborar y escribir informes y otros documentos de carácter científico y técnico. 
  • CT05. Compromiso ético en el marco del desarrollo sostenible. 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

  • Conocer los distintos tipos de tensioactivos y ser capaz de caracterizarlos según sus propiedades fisicoquímicas, de toxicidad, de seguridad de uso y medioambientales más relevantes.
  • Capacidad para formular emulsiones estables y tecnológicamente viables.
  • Conocer y formular diversos productos comerciales de base tensioactiva en los campos tecnológicos de la detergencia, cosmética, farmacia, alimentación, pinturas y tintas.
  • Conocer las diversas aplicaciones de los tensioactivos y de los productos de base tensioactiva en la industria y en especial de la minería, textil, petróleo e higiene industrial.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

MÓDULO I: LOS TENSIOACTIVOS, SUS PROPIEDADES Y PRODUCCIÓN

 

  • Tema 1.  Tensioactivos y tipos de tensioactivos. Definición de tensioactivo. Tensioactivos aniónicos. Tensioactivos catiónicos. Tensioactivos anfóteros. Tensioactivos no iónicos. Concepto estructural de HLB.
  • Tema 2. Caracterización fisicoquímica de los tensioactivos. Concepto de tensión interfacial. Ecuación de Gibbs. Concentración micelar crítica. Métodos de medida de la tensión interfacial. Equilibrio de adsorción y desorción, isotermas, doble capa eléctrica y potencial zeta. Ángulo de contacto y mojabilidad. Espuma, método de Ross-Miles. Detergencia. Mecanismos de la detergencia. Determinación de la detergencia. Concentración micelar crítica y comportamiento de los tensioactivos.
  • Tema 3. Emulsiones y tecnología del emulsionado. Sistemas dispersos. Emulsiones y tipos de emulsiones. Distribuciones de tamaño de gota. Propiedades de las emulsiones: conductividad eléctrica, viscosidad, estabilidad. Diagramas de Winsor. HLBr y formulación de emulsiones. Tecnología industrial del emulsionado.
  • Tema 4. Seguridad Humana y Toxicológica. Hoja de datos de seguridad. Toxicidad de los tensioactivos. Irritación cutánea de los tensioactivos y su determinación: ensayo de Draize con animales, ensayos con parches sobre voluntarios humanos, ensayo in vitro de la zeína, modelos in vitro con piel humana reconstruida.
  • Tema 5. Aspectos medioambientales. Riesgos ambientales. Biodegradabilidad de los tensioactivos y metodologías para su determinación. Mecanismos de biodegradación. Ecotoxicidad. Ensayos de toxicidad con bacterias luminiscentes, Daphnia magna y pez cebra.
  • Tema 6. Síntesis y producción de los tensioactivos. Saponificación. Sulfatación. Sulfonación. Síntesis de tensioactivos basados en óxido de etileno y en óxido de propileno. Amidación. Cuaternización. La industria de los tensioactivos. Fuentes renovables.
  • Tema 7. Estrategias y tecnología de la formulación. Diseño de experimentos y análisis de superficies de respuesta. Efectos sinérgicos y antagónicos sobre las propiedades de los tensioactivos: espumación, viscosidad, detergencia, brillo, hidratación, peinabilidad, compatibilidad cutánea. Estabilización: hidrótropos, antioxidantes, secuestrantes de iones, conservantes. Modificación de las propiedades organolépticas: color y olor. Otros aditivos. Envases.

 

MÓDULO II: FORMULACIÓN DE PRODUCTOS DE BASE TENSIOACTIVA

 

  • Tema 8. Formulación de detergentes. Detergentes textiles. Detergentes de superficies duras: limpiadores generales, lavavajillas manuales, lavavajillas de máquina, abrillantadores, desengrasantes, limpiacristales. Productos para el tratamiento de superficies: Suavizantes textiles, ceras y pulimentos. Otros detergentes.
  • Tema 9. Formulación de cosméticos y formas farmacéuticas. Funciones higiénica, eutrófica y estética.  Productos de higiene personal: jabones, geles de baño, champues, suavizantes capilares, desodorantes. Cremas cutáneas. Emulsiones corporales.
  • Tema 10. Otras formulaciones basadas en tensioactivos. Los tensioactivos como aditivos alimentarios. Formulación de alimentos emulsionados. Mayonesas, salsas, cremas, espumas, helados, chocolates, bollería, etcétera. Dispersiones de pigmentos. Parámetros de Hansen y fenómenos de dispersión. Pinturas para decoración. Barnices. Decapantes de pinturas. Productos para bellas artes. Tintas. Otros productos.

 

MÓDULO III: APLICACIONES INDUSTRIALES DE LOS TENSIOACTIVOS

 

  • Tema 11. Aplicaciones industriales. Flotación de minerales. Industria textil. Industria del petróleo. Higiene industrial. Limpieza CIP. Otras aplicaciones.
  • Tema 12. Aspectos legales de los tensioactivos y de los productos de base tensioactiva. Directiva europea REACH. Normativa de envasado y comercialización de productos detergentes. Normativa de los productos cosméticos.

Práctico

  • Práctica 1. Medida de la tensión superficial
  • Práctica 2. Obtención de un alcohol gel
  • Práctica 3. Obtención de un gel de baño
  • Práctica 4. Preparación de una emulsión cosmética

Bibliografía

Bibliografía fundamental

•              Cuadernos FIRP. Laboratorio de Formulación, Interfases, Reología y Procesos. Universidad de Los Andes. [Recurso electrónico]. http://www.firp.ula.ve/site/es/cuadernos-firp-gratuitos

•              Davidsohn, A. y Milwidsky. Synthetic detergents. G. Godwin, John Wiley & Sons, 1978.

•              Uri Zoller (Ed.). Handbook of detergents - 6 Volume Set. CRC Press, 2008.

•              Chattopadhyay, P.K. Modern Technology of Soaps, Detergents and Toiletries: With Formulae and Project Profiles. National Institute of Industrial Re, 2003.

•              Friedli, Floyd E. (Ed.). Detergency of specialty surfactants. Marcel Dekker, 2001.

•              Simmons, John V. Cosméticos: formulación, preparación y aplicación. Vicente, 2000.

•              Carrasco Otero, Francisco José. Diccionario de ingredientes cosméticos. Montes, 2004.

Bibliografía complementaria

•              Actas de las Jornadas Anuales del Comité Español de la Detergencia. Diversas ediciones.

Enlaces recomendados

•          FIRP. Universidad de los Andes. http://www.firp.ula.ve/site/es/

•          Henkel España. http://www.henkel.es

•          Kao Corporation. http://www.kao.com

•          Procter and Gamble España. http://www.pg.com/es_ES/

•          L'Oréal. http://www.loreal-paris.es

•          Max factor. http://maxfactor.es

•          CED. Comité Español de la Detergencia. http://www.ced.org.es/

•          STANPA. Asociación Nacional de Perfumería y Cosmética. http://www.stanpa.es

•          SEQC. Sociedad Española de Químicos Cosméticos. http://www.e-seqc.org/

•          AISE. International Association for Soaps, Detergents and Maintenance Products. http://www.aise.eu/

•          AEPSAT. Asociación Española de Productores de Sustancias para Aplicaciones Tensioactivas. http://www.aepsat.com/index.php

•          REACH- - Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals. http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/chemicals/reach/index_en.htm

Metodología docente

  • MD01 Lección magistral/expositiva 
  • MD02 Resolución de problemas y estudio de casos prácticos 
  • MD03 Prácticas de laboratorio o de ordenador 
  • MD04 Realización de trabajos 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

60% de la nota final: realización de examen teórico. 

40 % de la nota final: realización de informes de prácticas de laboratorio y de casos prácticos.

Evaluación Extraordinaria

Examen escrito teórico-práctico sobre el temario completo teórico y práctico de la asignatura (100% de la calificación final).

Evaluación única final

  • Examen escrito teórico-práctico sobre el temario completo teórico y práctico de la asignatura (100% de la calificación final)

 

Información adicional

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).