Pykrete ( / ˈ p aɪ k r iː t / , PIE -creet ) [1] es un compuesto de hielo congelado, [2] originalmente hecho de aproximadamente 14% de aserrín o alguna otra forma de pulpa de madera (como papel) y 86% hielo por peso (6 a 1 por peso).
Durante la Segunda Guerra Mundial , Geoffrey Pyke lo propuso como material candidato para un portaaviones de gran tamaño para la Royal Navy británica . Pykrete presenta propiedades inusuales, incluida una velocidad de fusión relativamente lenta debido a su baja conductividad térmica , así como una resistencia y dureza enormemente mejoradas en comparación con el hielo ordinario. Estas propiedades físicas pueden hacer que el material sea comparable al hormigón , siempre y cuando el material se mantenga congelado.
Pykrete es un poco más difícil de formar que el hormigón, ya que se expande durante el proceso de congelación. Sin embargo, se puede reparar y mantener utilizando agua de mar como materia prima. La mezcla se puede moldear en cualquier forma y congelar, y será resistente y duradera, siempre que se mantenga a una temperatura de congelación o por debajo de ella. La resistencia a la fluencia o hundimiento gradual se mejora bajando aún más la temperatura, a -15 °C (5 °F).
Geoffrey Pyke logró convencer a Lord Mountbatten del potencial de su propuesta (en realidad, antes de la invención de pykrete) alrededor de 1942, y se realizaron pruebas en dos lugares de Alberta , Canadá. La idea de un barco hecho de hielo impresionó tanto a Estados Unidos y Canadá que en un mes se construyó un barco de 60 pies de largo (18 m) y 1000 toneladas en el lago Patricia en las Montañas Rocosas canadienses . Sin embargo, se construyó utilizando hielo simple (del lago), antes de que se propusiera pykrete. Se tardó algo más de un verano entero en derretirse, pero el hielo resultó ser demasiado débil. Pyke aprendió por un informe de Herman Mark y su asistente que el hielo hecho de agua mezclada con fibras de madera formaba una masa sólida fuerte, mucho más fuerte que el hielo de agua pura. Max Perutz recordó más tarde:
Entonces, un día, Pyke me entregó un informe que, según dijo, le resultó difícil de entender. Fue de Herman Mark, mi antiguo profesor de química física en Viena, que había perdido su puesto allí cuando los nazis invadieron Austria y encontró refugio en el Instituto Politécnico de Brooklyn. Como experto en plásticos, sabía que muchos de ellos eran frágiles cuando estaban puros, pero podían endurecerse incrustando en ellos fibras como la celulosa , del mismo modo que el hormigón se puede reforzar con alambres de acero. Mark y su asistente, Walter P. Hohenstein, mezclaron un poco de algodón o pulpa de madera (la materia prima del papel de periódico) en agua antes de congelarla y descubrieron que estas adiciones fortalecieron dramáticamente el hielo.
Cuando leí su informe, aconsejé a mis superiores que abandonaran nuestros experimentos con hielo puro y establecieran un laboratorio para la fabricación y prueba de hielo reforzado. Operaciones Combinadas requisó un gran almacén de carne cinco pisos bajo tierra debajo del Smithfield Market, que se encuentra a la vista de la Catedral de St. Paul, y encargó algunos trajes con calefacción eléctrica, del tipo que se entrega a los aviadores, para mantenernos calientes a menos de 0 °C (32 °F) temperaturas. Designaron a algunos comandos jóvenes para que trabajaran como mis técnicos, e invité a Kenneth Pascoe, que entonces era estudiante de física y más tarde se convirtió en profesor de ingeniería en Cambridge, para que viniera a ayudarme. Construimos un gran túnel de viento para congelar la pasta de pulpa de madera húmeda y cortamos el hielo reforzado en bloques. Nuestras pruebas pronto confirmaron los resultados de Mark y Hohenstein. Los bloques de hielo que contenían tan solo un cuatro por ciento de pulpa de madera eran, peso por peso, tan fuertes como el hormigón; En honor al creador del proyecto, llamamos a este hielo reforzado "pykrete". Cuando disparamos una bala de rifle contra un bloque vertical de hielo puro de dos pies cuadrados y un pie de espesor, el bloque se hizo añicos; en pykrete la bala hizo un pequeño cráter y quedó incrustada sin causar ningún daño. Mis acciones subieron, pero nadie me dijo para qué se necesitaba pykrete, excepto que era para el Proyecto Habacuc .
— Perutz, Max, desearía haberte hecho enojar antes [3]
Perutz se enteraría más tarde de que el Proyecto Habacuc era el plan para construir un enorme portaaviones, en realidad más una isla flotante que un barco en el sentido tradicional. Los experimentos de Perutz y sus colaboradores en Smithfield Meat Market en la City de Londres se llevaron a cabo en gran secreto detrás de una pantalla de cadáveres de animales. [4] [5] [6] Las pruebas confirmaron que el pykrete es mucho más fuerte que el hielo puro y no se rompe, pero también que se hunde bajo su propio peso a temperaturas superiores a -15 °C (5 °F). [7]
El biógrafo de Pyke, David Lampe, registra la reacción de Mountbatten ante el avance :
Lo que ocurrió a continuación lo explicó varios años después de la guerra Lord Mountbatten en un discurso de sobremesa muy citado. "Me enviaron a Chequers para ver al Primer Ministro y me dijeron que estaba en el baño. Dije: 'Bien, ahí es exactamente donde quiero que esté'. Subí las escaleras y lo llamé: "Tengo un bloque de un material nuevo que me gustaría poner en tu baño". Después de eso, me sugirió que lo llevara a la Conferencia de Quebec". La manifestación en el baño humeante de Churchill había sido de lo más dramática. Después de que la película exterior de hielo del pequeño cubo de pikrete se derritió, la pulpa de madera recién expuesta evitó que el resto del bloque se descongelara.
— Lampe, David, Pyke, el genio desconocido [8]
Otra historia es que en la Conferencia de Quebec de 1943 Mountbatten trajo un bloque de pykrete para demostrar su potencial al séquito de almirantes y generales que habían venido junto con Winston Churchill y Franklin D. Roosevelt . Mountbatten entró en la reunión del proyecto con dos bloques y los colocó en el suelo. Uno era un bloque de hielo normal y el otro era pykrete. Luego sacó su pistola reglamentaria y disparó al primer bloque. Se hizo añicos y se astilló. A continuación, disparó contra el pykrete para dar una idea de la resistencia de esa clase de hielo a los proyectiles. La bala rebotó en el bloque, rozó la pernera del pantalón del almirante Ernest King y terminó en la pared. Sin embargo, según el propio relato de Perutz, el incidente de una bala que rebotó y alcanzó a un almirante en realidad ocurrió mucho antes en Londres y el arma fue disparada por alguien del proyecto, no por Mountbatten. [9]
A pesar de estas pruebas, el proyecto principal Habacuc nunca se puso en marcha debido a limitaciones de fondos y a la creencia de que la marea de la guerra estaba empezando a cambiar a favor de que los aliados utilizaran métodos más convencionales. [10]
Según las memorias del general británico Ismay :
También se prestó mucha atención, en gran parte muy técnica, a la viabilidad de construir plataformas flotantes que pudieran ser utilizadas por los cazas para apoyar aterrizajes opuestos hasta el momento en que hubiera aeródromos en tierra disponibles, o actuar como puntos de parada para el transporte de aviones. Sobre largas distancias. La idea, tal como la concibió originalmente un miembro del personal de Operaciones Combinadas, y fue apoyada vehementemente por Mountbatten, era que estas plataformas flotantes deberían construirse a partir de icebergs. Estarían provistos de motores que les permitirían vaporizar a baja velocidad y de instalaciones de refrigeración para evitar que se derritieran. Serían insumergibles. Todo parecía completamente fantástico, pero la idea no se abandonó sin una gran investigación. Las autoridades navales de los Estados Unidos consideraron entonces varios métodos alternativos de construcción, pero al final hubo un acuerdo general en que los portaaviones y los portaaviones auxiliares servirían al mismo propósito de forma más eficaz.
- General Señor Ismay
Desde la Segunda Guerra Mundial, pykrete ha seguido siendo una curiosidad científica, no explotada por investigaciones o construcciones de importancia. Sin embargo, ocasionalmente surgen nuevos conceptos sobre pykrete entre arquitectos, ingenieros y futuristas , generalmente relacionados con su potencial para construcciones gigantescas en alta mar o su mejora mediante la aplicación de materiales súper resistentes como compuestos sintéticos o Kevlar .
En 1985, se consideró el pykrete para un muelle en el puerto de Oslo . Sin embargo, la idea fue archivada más tarde, considerando la falta de confiabilidad de pykrete en el entorno del mundo real. [12] Dado que el pykrete debe conservarse en el punto de congelación o por debajo de él, y tiende a hundirse por su propio peso a temperaturas superiores a -15 °C (5 °F), se consideró una alternativa que garantizaría la eficacia y la seguridad pública. [7]
En 2011, la Universidad Tecnológica de Viena construyó con éxito una cúpula de hielo de pykrete, que medía 10 metros (33 pies) de diámetro en el pueblo austriaco de Obergurgl . Mejoraron una técnica japonesa original de rociar hielo sobre un globo utilizando las propiedades naturales del hielo y su fuerza. Esta estructura logró permanecer en pie durante tres meses antes de que la luz del sol comenzara a derretir el hielo, lo que la hacía poco confiable. [13] El investigador Johann Kollegger de la Universidad Tecnológica de Viena cree que el nuevo método alternativo de su equipo es más sencillo y evita que el hielo caiga sobre los trabajadores. Para construir su estructura independiente, Kollegger y sus colegas primero cortaron una placa de hielo de 200 mm (8 pulgadas) en 16 segmentos. Para esculpir los segmentos para que tuvieran una curva en forma de cúpula, los investigadores se basaron en el comportamiento de fluencia del hielo . Si se aplica presión al hielo, éste cambia lentamente de forma sin romperse. Según los investigadores, uno de los mecanismos por los cuales se mueven los glaciares, llamado fluencia glacial, funciona de manera similar. [13]
En 2014, la Universidad Tecnológica de Eindhoven trabajó en un proyecto de arquitectura de pykrete en Juuka , Finlandia, que incluía una cúpula de hielo y un modelo a escala de pykrete de la Sagrada Familia . [14] Intentaron construir la cúpula de hielo más grande del mundo. Debido a un error humano, se desconectó el enchufe de un compresor que mantenía el globo inflado, lo que provocó que el globo se desinflara. El equipo de estudiantes holandeses rápidamente volvió a inflar el globo y volvió a rociar la parte de la cúpula que se había derrumbado. Continuaron con su construcción y finalmente abrieron la cúpula al público. Sin embargo, en cuestión de días el techo se derrumbó; no había visitantes en el sitio en ese momento. [15]
La durabilidad del pykrete todavía se debate. Perutz ha estimado un valor de resistencia al aplastamiento de alrededor de 1100 psi (7,6 MPa). [10]
Una propuesta de septiembre de 1943 para fabricar vasijas de pykrete más pequeñas incluía la siguiente tabla de características: [16]
En 2009, el episodio 115 del programa MythBusters de Discovery Channel probó las propiedades del pykrete y los mitos detrás de él. Primero, los presentadores principales del programa, Adam Savage y Jamie Hyneman , compararon las propiedades mecánicas del hielo común, el pykrete y un nuevo material creado especialmente para el programa, denominado "super pykrete", que utilizaba periódicos en lugar de pulpa de madera. De hecho, ambas versiones de pykrete demostraron ser mucho más fuertes que el trozo de hielo, soportando cientos de libras de peso. El super pykrete era mucho más fuerte que la versión original.
Luego, los MythBusters construyeron un barco de tamaño real a partir del súper pykrete, lo llamaron Yesterday's News y lo sometieron a condiciones del mundo real. El barco MythBusters no contenía unidades de refrigeración para mantener el pykrete congelado como requerían los planes originales, y el barco tenía una construcción mucho más delgada que los enormes barcos propuestos en la Segunda Guerra Mundial. Aunque el barco logró flotar y permanecer intacto a velocidades de hasta 23 millas por hora (37 km/h), rápidamente comenzó a producir fugas a medida que el barco se derretía lentamente. Después de 20 minutos el barco se estaba deteriorando y el experimento terminó. El barco duró otros 10 minutos mientras lo conducían de regreso a la orilla. Aunque el barco funcionó, se observó que sería muy poco práctico para la propuesta original, que afirmaba que se podría construir un portaaviones completo con pykrete. [17] Su conclusión fue "plausible, pero ridícula", ya que implicaría construir embarcaciones con decenas de miles de toneladas del material que se hundiría sin mantenerse fresco.
En 2010, el episodio 26 del programa Bang Goes the Theory de la BBC probó un barco de pykrete de 20 pies (6,1 m) y 5 toneladas hecho con cáñamo en lugar de pulpa de madera. Los cuatro presentadores, Jem Stansfield , Dallas Campbell , Liz Bonnin y Yan Wong , tuvieron que ser rescatados del puerto de Portsmouth después de que el barco se hizo agua a través de los soportes del motor. Finalmente volcó después de derretirse mucho más rápido de lo previsto en las aguas de septiembre, más cálidas de lo esperado.
2013 El programa Kopfball de la estación de televisión alemana WDR experimentó con pykrete pero intercambió la pulpa de madera con fibras de cáñamo. Una placa de 5 cm (2,1 pulgadas) de espesor resistió incluso más de 80 kg sin romperse, sólo empezó a doblarse.
La novela Seveneves de Neal Stephenson de 2015 describe el uso ficticio de pykrete para construir hábitats en órbita terrestre baja y cascos de naves espaciales. [18]
El tercer volumen de podcasts de minihistorias de 99% Invisible incluye un artículo sobre el Proyecto Habbakuk y la creación, propuesta y eventual desguace de pykrete como material de construcción útil durante la Segunda Guerra Mundial. [19]
El episodio de Youtube de Ciencia y futurismo con Isaac Arthur "Colonizing Ceres" describe el uso ficticio de pykrete para construir un hábitat en forma de cúpula en un asteroide que se va a minar. [20]
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