El deshielo es el proceso de eliminar la nieve , el hielo o la escarcha de una superficie. El antihielo es la aplicación de productos químicos que no sólo descongelan sino que también permanecen en una superficie y continúan retrasando la formación del hielo durante un cierto período de tiempo, o evitan la adhesión del hielo para facilitar la eliminación mecánica.
El deshielo se puede lograr mediante métodos mecánicos (raspado, empuje); mediante la aplicación de calor ; mediante el uso de productos químicos secos o líquidos diseñados para reducir el punto de congelación del agua (diversas sales o salmueras , alcoholes , glicoles ); o mediante una combinación de estas diferentes técnicas.
Se estima que en 2013 se utilizaron 14 millones de toneladas de sal para deshielo de carreteras en América del Norte. [1]
El deshielo de las carreteras se ha realizado tradicionalmente con sal, esparcida por quitanieves o camiones volquete diseñados para esparcirla, a menudo mezclada con arena y grava , sobre carreteras resbaladizas. Normalmente se utiliza cloruro de sodio (sal gema), ya que es económico y está disponible en grandes cantidades. Sin embargo, dado que el agua salada todavía se congela a -18 °C (0 °F), no sirve de nada cuando la temperatura cae por debajo de este punto. También tiene tendencia a provocar corrosión , oxidando el acero utilizado en la mayoría de los vehículos y las barras de refuerzo de los puentes de hormigón. Dependiendo de la concentración, puede ser tóxico para algunas plantas y animales, [2] y, como resultado, algunas áreas urbanas se han alejado de él. Los derretidores de nieve más recientes utilizan otras sales, como el cloruro de calcio y el cloruro de magnesio , que no sólo reducen el punto de congelación del agua a una temperatura mucho más baja, sino que también producen una reacción exotérmica . Son algo más seguros para las aceras , pero aun así conviene eliminar el exceso.
Más recientemente, se han desarrollado compuestos orgánicos que reducen los problemas ambientales relacionados con las sales y tienen efectos residuales más prolongados cuando se esparcen en las carreteras, generalmente junto con salmueras o sólidos. Estos compuestos a menudo se generan como subproductos de operaciones agrícolas como el refinado de la remolacha azucarera o el proceso de destilación que produce etanol . [3] [4] Otros compuestos orgánicos son la ceniza de madera y una sal descongelante llamada acetato de calcio y magnesio hecha de pasto al borde de la carretera o incluso desechos de cocina. [5] Además, mezclar sal de roca común con algunos de los compuestos orgánicos y cloruro de magnesio da como resultado materiales untables que son efectivos a temperaturas mucho más frías (-34 °C (-29 °F)), así como a tasas generales más bajas de dispersión por unidad de área. [6]
Se han utilizado sistemas de carreteras solares para mantener la superficie de las carreteras por encima del punto de congelación del agua. Se utiliza una serie de tuberías incrustadas en la superficie de la carretera para recolectar energía solar en verano, transferir el calor a bancos térmicos y devolver el calor a la carretera en invierno para mantener la superficie por encima de 0 °C (32 °F). [7] Esta forma automatizada de recolección, almacenamiento y entrega de energía renovable evita los problemas ambientales derivados del uso de contaminantes químicos.
En 2012 se sugirió que las superficies superhidrófobas capaces de repeler el agua también se pueden utilizar para evitar la acumulación de hielo que conduce a la icefobicidad . Sin embargo, no todas las superficies superhidrófobas son hielofóbicas [8] y el método aún está en desarrollo. [9]
Los trenes y desvíos en las regiones árticas pueden tener problemas importantes con la acumulación de nieve y hielo. Necesitan una fuente de calor constante en los días fríos para garantizar su funcionalidad. En los trenes, son principalmente los frenos , la suspensión y los enganches los que requieren calentadores para deshielo. En los raíles, los interruptores son principalmente sensibles al hielo. Los calentadores eléctricos de alta potencia previenen la formación de hielo y derriten rápidamente el hielo que se forma.
Los calentadores están hechos preferiblemente de material PTC, por ejemplo caucho PTC , para evitar el sobrecalentamiento y la posible destrucción de los calentadores. Estos calentadores son autolimitados y no requieren regulación electrónica; no pueden sobrecalentarse y no requieren protección contra el sobrecalentamiento. [10]
En tierra, cuando hay condiciones de congelación y precipitaciones , se practica comúnmente deshielo de una aeronave. Los contaminantes congelados interfieren con las propiedades aerodinámicas del vehículo. Además, el hielo desprendido puede dañar los motores.
Los métodos de deshielo del suelo incluyen:
El hielo puede acumularse en las aeronaves en vuelo debido a las condiciones atmosféricas, provocando una posible degradación del rendimiento del vuelo. Los grandes aviones comerciales casi siempre cuentan con sistemas de protección contra el hielo en vuelo para eliminar la acumulación de hielo y evitar su formación. Los sistemas de protección contra el hielo son cada vez más habituales también en los aviones más pequeños de aviación general.
Los sistemas de protección contra el hielo suelen utilizar uno o más de los siguientes enfoques:
Las operaciones de deshielo de pavimentos de aeropuertos ( pistas , calles de rodaje , plataformas , puentes de calles de rodaje ) pueden implicar varios tipos de productos químicos líquidos y sólidos, entre ellos propilenglicol , etilenglicol y otros compuestos orgánicos. Los compuestos a base de cloruro (p. ej., sal ) no se utilizan en los aeropuertos debido a su efecto corrosivo en las aeronaves y otros equipos. [11] : 34–35
Las mezclas de urea también se han utilizado para deshielo de pavimentos, debido a su bajo coste. Sin embargo, la urea es un contaminante importante en las vías fluviales y la vida silvestre, ya que se degrada a amoníaco después de su aplicación, y en gran medida se ha eliminado gradualmente en los aeropuertos de EE. UU. En 2012, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) prohibió el uso de descongeladores a base de urea en la mayoría de los aeropuertos comerciales. [12]
Todos los descongeladores químicos comparten un mecanismo de trabajo común: evitan químicamente que las moléculas de agua se unan por encima de una cierta temperatura que depende de la concentración. Esta temperatura está por debajo de 0 °C, el punto de congelación del agua pura ( depresión del punto de congelación ). A veces, hay una reacción de disolución exotérmica que permite un poder de fusión aún mayor. Las siguientes listas contienen los productos químicos descongelantes más utilizados y su fórmula química típica .
Las sales de deshielo como el cloruro de sodio o el cloruro de calcio se filtran en las aguas naturales, afectando fuertemente su salinidad. [1]
Se sabe que el etilenglicol y el propilenglicol ejercen altos niveles de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) durante la degradación en aguas superficiales. Este proceso puede afectar negativamente a la vida acuática al consumir el oxígeno que necesitan los organismos acuáticos para sobrevivir. Se consumen grandes cantidades de oxígeno disuelto (OD) en la columna de agua cuando las poblaciones microbianas descomponen el propilenglicol. [13] : 2–23
Algunos aeropuertos reciclan el líquido descongelante usado, separando el agua y los contaminantes sólidos, lo que permite la reutilización del líquido en otras aplicaciones. Otros aeropuertos tienen una instalación de tratamiento de aguas residuales en el lugar y/o envían el fluido recolectado a una planta de tratamiento de aguas residuales municipal o a una instalación de tratamiento de aguas residuales comercial. [11] : 68–80 [14]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
Medios relacionados con el deshielo de aeronaves en Wikimedia Commons