desde las alas de los aviones hasta las líneas eléctricas aéreas y las palas gigantes de las turbinas eólicas, una acumulación de hielo puede causar problemas que van desde un rendimiento deteriorado hasta fallas catastróficas. Pero prevenir esa acumulación generalmente requiere sistemas de calefacción intensivos en energía o aerosoles químicos que sondañino para el medio ambiente. Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado una forma completamente pasiva y solar de combatir la acumulación de hielo.
El sistema es notablemente simple, basado en un material de tres capas que puede aplicarse o incluso rociarse sobre las superficies a tratar. Recoge la radiación solar, la convierte en calor y difunde ese calor para que no se derritasolo se limita a las áreas expuestas directamente a la luz solar. Y, una vez aplicado, no requiere ninguna otra acción o fuente de energía. Incluso puede hacer su trabajo de descongelación por la noche, utilizando iluminación artificial.
El nuevo sistema se describe hoy en la revista Avances científicos en un artículo del profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT Kripa Varanasi y postdocs Susmita Dash y Jolet de Ruiter.
"La formación de hielo es un problema importante para las aeronaves, las turbinas eólicas, los tendidos eléctricos, las plataformas petrolíferas en alta mar y muchos otros lugares", dice Varanasi. "Las formas convencionales de evitarlo son descongelar aerosoles o calentar, pero esos tienencuestiones."
Inspirado por el sol
Los aerosoles de deshielo habituales para aviones y otras aplicaciones usan etilenglicol, un químico que no daña el medio ambiente. 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 deSuperficies superhidrofóbicas 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 desprendimiento 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 de forma pasiva".descubrió que la había
El equipo descubrió que no es necesario producir suficiente calor para derretir la mayor parte del hielo que se forma. 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.
capa por capa
La capa superior es un absorbente, que atrapa la luz solar entrante y la convierte en calor. El material que utilizó el equipo es altamente eficiente, absorbe el 95 por ciento de la luz solar incidente y pierde solo el 3 por ciento por la radiación, dice Varanasi
En principio, esa capa en sí misma podría ayudar a prevenir la formación de escarcha, pero con dos limitaciones: solo funcionaría en las áreas directamente bajo la luz solar, y gran parte del calor se perdería nuevamente en el material del sustrato: el ala del avióno powerline, por ejemplo, y no ayudaría con el deshielo.
Por lo tanto, para compensar la localización, el equipo agregó una capa separadora: una capa muy delgada de aluminio, de solo 400 micrómetros de grosor, que se calienta por la capa absorbente que se encuentra encima y se extiende de manera muy eficiente ese calor lateralmente para cubrir elEl material fue seleccionado para tener "una respuesta térmica lo suficientemente rápida como para que el calentamiento se realice más rápido que la congelación", dice Varanasi.
Finalmente, la capa inferior es simplemente aislamiento de espuma, para evitar que el calor se desperdicie hacia abajo y mantenerlo donde sea necesario, en la superficie.
"Además del deshielo pasivo, la trampa fototérmica se mantiene a una temperatura elevada, evitando así la acumulación de hielo", dice Dash.
Las tres capas, todas hechas de material económico disponible en el mercado, se unen entre sí y se pueden unir a la superficie que necesita protección. Para algunas aplicaciones, los materiales se pueden rociar sobre una superficie, una capa a la veztiempo, dicen los investigadores.
El equipo llevó a cabo pruebas exhaustivas, incluidas pruebas en el exterior en el mundo real de los materiales y mediciones detalladas de laboratorio, para demostrar la efectividad del sistema
El sistema podría incluso encontrar usos comerciales más amplios, como paneles para evitar la formación de hielo en los techos de casas, escuelas y otros edificios, dice Varanasi. El equipo planea continuar trabajando en el sistema, probando su longevidad y métodos óptimosde aplicación, pero el sistema básico podría aplicarse esencialmente casi de inmediato para algunos usos, especialmente aplicaciones estacionarias, dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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