Estados Unidos. Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) desarrollaron un sistema pasivo de energía solar que podría evitar la congelación o acumulación de hielo en aviones, turbinas eólicas, líneas eléctricas y otras superficies.
La prevención de esa acumulación por lo general requiere sistemas de calefacción con uso intensivo de energía o aerosoles químicos que son dañinos para el medioambiente. Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado una forma completamente pasiva, impulsada por energía solar para combatir la acumulación de hielo.
El sistema es notablemente simple, basado en un material de tres capas que se puede aplicar o incluso rociar sobre las superficies a tratar. Recoge radiación solar, la convierte en calor y propaga ese calor para que la fusión no se limite a las áreas expuestas directamente a la luz solar. Y, una vez aplicado, no requiere más acción o fuente de energía. Incluso puede hacer su trabajo de descongelación por la noche, usando iluminación artificial.
El nuevo sistema se describió en la revista Science Advances, en un documento del profesor asociado de ingeniería mecánica Kripa Varanasi del MIT y postdoctorado, Susmita Dash y Jolet de Ruiter.
"La formación de hielo es un problema importante para los aviones, las turbinas eólicas, las líneas eléctricas, las plataformas petroleras marinas y muchos otros lugares", dice Varanasi. "Las formas convencionales de evitarlo son las pulverizaciones de deshielo o la calefacción, pero esas tienen problemas".
Los aerosoles de descongelación usuales para aeronaves y otras aplicaciones usan etilenglicol, una sustancia química que no favorece el medioambiente. A las aerolíneas no les gusta usar calefacción activa, tanto por razones de costo como de seguridad. Varanasi y otros investigadores han investigado el uso de superficies superhidrófobas para evitar la formación de hielo pasivamente, pero esos revestimientos pueden verse afectados por la formación de escarcha, que tiende a llenar las texturas microscópicas que le dan a la superficie sus propiedades de derretimiento de hielo.
Como una línea de investigación alternativa, Varanasi y su equipo consideraron la energía emitida por el sol. Querían ver, dice, si "hay una manera de capturar ese calor y usarlo en un enfoque pasivo". Descubrieron que sí.
No es necesario producir suficiente calor para derretir la mayor parte del hielo que se forma, halló el equipo. Todo lo que se necesita es que la capa límite, justo donde el hielo se encuentra con la superficie, se derrita lo suficiente como para crear una capa delgada de agua, lo que hará que la superficie sea lo suficientemente resbaladiza para que el hielo se deslice de inmediato. Esto es lo que el equipo ha logrado con el material de tres capas que han desarrollado.
La capa superior es un absorbente que atrapa la luz solar entrante y la convierte en calor. El material utilizado por el equipo es altamente eficiente, ya que absorbe el 95 por ciento de la luz solar incidente y pierde solo el 3 por ciento de la radiación, dice Varanasi.
En principio, esa capa podría ayudar a prevenir la formación de escarcha, pero con dos limitaciones: funcionaría solo en las áreas directamente a la luz del sol, y gran parte del calor se perdería en el material del sustrato: el ala del avión o la línea eléctrica, por ejemplo, y no ayudaría con la descongelación.
Por lo tanto, para compensar la localización, el equipo agregó una capa de esparcidor, una capa muy delgada de aluminio, de apenas 400 micrómetros de espesor, que se calienta por la capa absorbente que está encima y distribuye el calor de manera muy eficiente lateralmente para cubrir toda la superficie. El material fue seleccionado para tener "una respuesta térmica que sea lo suficientemente rápida para que el calentamiento tenga lugar más rápido que la congelación", dice Varanasi.
Finalmente, la capa inferior es simplemente aislante de espuma, para evitar que el calor se desperdicie y lo mantenga donde sea necesario, en la superficie.
Las tres capas, todas fabricadas con material barato disponible en el mercado, se unen entre sí y se pueden unir a la superficie que debe protegerse. Para algunas aplicaciones, los materiales podrían rociarse sobre una superficie, una capa a la vez, dicen los investigadores.
Fuente: MIT.
