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 solo descongelan, sino que también permanecen en una superficie y continúan retrasando la formación de hielo durante un cierto período de tiempo o impiden la adhesión del hielo para facilitar su eliminación mecánica.
La eliminación del hielo 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 descongelar carreteras en América del Norte. [1]
La descongelación 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 de roca), ya que es barato y se consigue fácilmente en grandes cantidades. Sin embargo, como el agua salada todavía se congela a -18 °C (0 °F), no es de ninguna ayuda cuando la temperatura cae por debajo de este punto. También tiene una tendencia a causar 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 algunas áreas urbanas se han alejado de él como resultado. Los derretidores de nieve más recientes utilizan otras sales, como el cloruro de calcio y el cloruro de magnesio , que no solo deprimen 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 el exceso aún debe eliminarse.
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 de sal. Estos compuestos a menudo se generan como subproductos de operaciones agrícolas, como el refinado de remolacha azucarera o el proceso de destilación que produce etanol . [3] [4] Otros compuestos orgánicos son la ceniza de madera y una sal antihielo llamada acetato de calcio y magnesio hecha de hierba de la carretera o incluso de desechos de cocina. [5] Además, la mezcla de 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 esparcimiento por unidad de área. [6]
Los sistemas de energía solar para carreteras se han utilizado 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 recoger energía solar en verano, transferir el calor a bancos térmicos y devolverlo a la carretera en invierno para mantener la superficie por encima de los 0 °C (32 °F). [7] Esta forma automatizada de recolección, almacenamiento y distribución de energía renovable evita los problemas ambientales que supone el uso de contaminantes químicos.
En 2012 se sugirió que las superficies superhidrofóbicas capaces de repeler el agua también pueden utilizarse para evitar la acumulación de hielo que conduce a la icefobicidad . Sin embargo, no todas las superficies superhidrofóbicas son icefobas [8] y el método aún está en desarrollo. [9]
Los trenes y los cambios de vía 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 descongelar. En los raíles, son principalmente los cambios de vía los que son sensibles al hielo. Los calentadores eléctricos de alta potencia evitan 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 autolimitantes y no requieren electrónica de regulación; no pueden sobrecalentarse y no requieren protección contra el sobrecalentamiento. [10]
En tierra, cuando hay heladas y precipitaciones , es habitual descongelar un avión. Los contaminantes congelados interfieren en las propiedades aerodinámicas del vehículo. Además, el hielo desprendido puede dañar los motores.
Los métodos de descongelación terrestre incluyen:
El hielo puede acumularse en los aviones durante el vuelo debido a las condiciones atmosféricas, lo que puede provocar una degradación del rendimiento del vuelo. Los aviones comerciales de gran tamaño casi siempre cuentan con sistemas de protección contra el hielo durante el vuelo para eliminar la acumulación de hielo y evitar que se vuelva a formar. Los sistemas de protección contra el hielo también son cada vez más comunes en los aviones de aviación general más pequeños.
Los sistemas de protección contra el hielo normalmente utilizan uno o más de los siguientes enfoques:
Las operaciones de deshielo de los pavimentos de los aeropuertos ( pistas , calles de rodaje , plataformas , puentes de las calles de rodaje ) pueden implicar varios tipos de productos químicos líquidos y sólidos, incluidos el propilenglicol , el etilenglicol y otros compuestos orgánicos. Los compuestos a base de cloruro (por ejemplo, la sal ) no se utilizan en los aeropuertos debido a su efecto corrosivo sobre las aeronaves y otros equipos. [11] : 34–35
Las mezclas de urea también se han utilizado para descongelar pavimentos, debido a su bajo costo. Sin embargo, la urea es un contaminante significativo en las vías fluviales y la vida silvestre, ya que se degrada a amoníaco después de su aplicación, y se ha eliminado en gran medida en los aeropuertos estadounidenses. En 2012, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) prohibió el uso de descongeladores a base de urea en la mayoría de los aeropuertos comerciales. [12]
Los agitadores de agua son motores eléctricos que se colocan debajo del agua y que impulsan agua más caliente hacia arriba y agitan la superficie con ella para descongelar las estructuras acuáticas en ríos y lagos a temperaturas gélidas. También hay burbujeadores agitadores que utilizan aire comprimido , que pasa por una manguera y se libera para agitar el agua. [13]
Todos los descongelantes químicos comparten un mecanismo de acción común: impiden químicamente que las moléculas de agua se unan por encima de una determinada temperatura que depende de la concentración. Esta temperatura es inferior a 0 °C, el punto de congelación del agua pura ( descenso del punto de congelación ). A veces, se produce 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 antihielo, como el cloruro de sodio o el cloruro de calcio, se filtran en las aguas naturales, lo que afecta gravemente 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. [14] : 2–23
Algunos aeropuertos reciclan el líquido antihielo usado, separando el agua de los contaminantes sólidos, lo que permite reutilizarlo en otras aplicaciones. Otros aeropuertos cuentan con una planta de tratamiento de aguas residuales in situ y/o envían el líquido recolectado a una planta de tratamiento de aguas residuales municipal o a una instalación de tratamiento de aguas residuales comercial. [11] : 68–80 [15]
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Medios relacionados con Deshielo de aeronaves en Wikimedia Commons