La descongelación puede realizarse por 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.
Trenes y agujas de ferrocarrilEditar
Los trenes y las agujas de ferrocarril en las regiones árticas tienen grandes problemas con la acumulación de nieve y hielo. Necesitan una fuente de calor constante en los días fríos para asegurar su funcionamiento. En los trenes, son principalmente los frenos, la suspensión y los acopladores los que requieren calentadores para el deshielo. En los raíles, son sobre todo las agujas las que son sensibles al hielo. Estos calentadores eléctricos de alta potencia evitan eficazmente la formación de hielo y derriten rápidamente el que se forma.
Los calentadores están hechos preferentemente de material PTC, por ejemplo, goma PTC, para evitar el sobrecalentamiento y la posible destrucción de los calentadores. Estos calentadores son autolimitantes y no requieren ningún sistema electrónico de regulación; no pueden sobrecalentarse y no requieren ninguna protección contra el sobrecalentamiento.
AircraftEdit
En tierra, cuando hay condiciones de congelación y precipitaciones, se suele practicar el deshielo de un avión. Los contaminantes congelados interfieren con las propiedades aerodinámicas del vehículo. Además, el hielo desprendido puede dañar los motores.
Los fluidos descongelantes suelen consistir en una solución de glicol y agua que contiene un colorante y agentes para proteger la superficie metálica. Se emplea una gama de glicoles. También se utilizan espesantes para ayudar a que el agente descongelante se adhiera a la carrocería del avión:43 Los fluidos de etilenglicol (EG) se siguen utilizando para el descongelamiento de aviones en algunas partes del mundo porque tiene una temperatura de uso operacional (LOUT) más baja que el propilenglicol (PG). Sin embargo, el PG es más común porque es menos tóxico que el etilenglicol.:2-29
Cuando se aplica, la mayor parte del líquido descongelante no se adhiere a las superficies de las aeronaves y cae al suelo.:101 Los aeropuertos suelen utilizar sistemas de contención para capturar el líquido utilizado, de modo que no pueda filtrarse al suelo y a los cursos de agua. Aunque el PG está clasificado como no tóxico, contamina los cursos de agua ya que consume grandes cantidades de oxígeno al descomponerse, provocando la asfixia de la vida acuática. (Véase Impactos medioambientales y mitigación.)
Descongelación por calentamiento infrarrojoEditar
El calentamiento infrarrojo directo también se ha desarrollado como técnica de descongelación de aviones. Este mecanismo de transferencia de calor es sustancialmente más rápido que los modos convencionales de transferencia de calor utilizados por el descongelamiento convencional (convección y conducción) debido al efecto de enfriamiento del aire sobre el fluido descongelante pulverizado.
Un sistema de descongelamiento por infrarrojos requiere que el proceso de calentamiento tenga lugar dentro de un hangar especialmente construido. Este sistema ha tenido un interés limitado entre los operadores de aeropuertos, debido a los requisitos de espacio y logística relacionados con el hangar. En Estados Unidos, este tipo de sistema de descongelación por infrarrojos se ha utilizado, de forma limitada, en dos grandes aeropuertos centrales y en un pequeño aeropuerto comercial:80-81
Otro sistema de infrarrojos utiliza unidades de calefacción móviles montadas en camiones que no requieren el uso de hangares. El fabricante afirma que el sistema puede utilizarse tanto para aviones como para helicópteros, aunque no ha citado ningún caso de uso en aviones comerciales.
Pavimento de aeropuertosEditar
Las operaciones de deshielo del pavimento de los aeropuertos (pistas, calles de rodaje, plataformas, puentes 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:34-35
Las mezclas de urea también se han utilizado para el deshielo del pavimento, 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 la aplicación, y se ha eliminado en gran medida en los aeropuertos de Estados Unidos. En 2012, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) prohibió el uso de descongelantes a base de urea en la mayoría de los aeropuertos comerciales.
CarreterasEditar
En 2013, se estima que se utilizaron 14M de toneladas de sal para descongelar las carreteras en Norteamérica.
El descongelamiento de las carreteras se ha hecho tradicionalmente con sal, esparcida por quitanieves o camiones de volteo diseñados para esparcirla, a menudo mezclada con arena y grava, en carreteras resbaladizas. Normalmente se utiliza cloruro de sodio (sal gema), ya que es barata y se puede conseguir fácilmente en grandes cantidades. Sin embargo, como el agua salada se congela a -18 °C (0 °F), no sirve de nada cuando la temperatura desciende por debajo de este punto. También tiene una fuerte 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, por lo que algunas zonas urbanas se han alejado de él. Los deshielo 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 el exceso debe eliminarse igualmente.
Más recientemente, se han desarrollado compuestos orgánicos que reducen los problemas medioambientales relacionados con las sales y tienen efectos residuales más prolongados cuando se esparcen por las carreteras, normalmente junto con salmueras o sólidos. Estos compuestos suelen generarse como subproductos de las operaciones agrícolas, como el refinado de la remolacha azucarera o el proceso de destilación que produce el etanol. Otros compuestos orgánicos son las cenizas de madera y una sal de deshielo llamada acetato de calcio y magnesio que se obtiene de la hierba de las carreteras o incluso de los residuos de la cocina. Además, la mezcla de sal gema común con algunos de los compuestos orgánicos y el cloruro de magnesio da lugar a materiales para esparcir que son eficaces a temperaturas mucho más frías (-34 °C o -29 °F), así como a índices generales más bajos de esparcimiento por unidad de superficie.
Se han utilizado sistemas viales solares para mantener la superficie de las carreteras por encima del punto de congelación del agua. Un conjunto de tubos incrustados en la superficie de la carretera se utiliza para recoger la 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). Esta forma automatizada de captación, almacenamiento y suministro de energía renovable evita los problemas medioambientales derivados del 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, lo que conduce a la heladicidad. Sin embargo, no todas las superficies superhidrófobas son helofóbicas y el método aún está en desarrollo.
Descongelantes químicosEditar
Todos los descongelantes químicos comparten un mecanismo de funcionamiento 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 (depresión del punto de congelación). A veces, hay una reacción de disolución exotérmica que permite un poder de fusión aún mayor. La siguiente lista contiene los productos químicos de deshielo más utilizados y su fórmula química típica.
Sales inorgánicas
- Cloruro de sodio (NaCl o sal de mesa; el producto químico de deshielo más común)
- Cloruro de magnesio (MgCl
2, a menudo añadido a la sal para reducir su temperatura de trabajo) - Cloruro de calcio (CaCl
2, a menudo se añade a la sal para reducir su temperatura de trabajo) - Cloruro de potasio (KCl)
Compuestos orgánicos
- Acetato de calcio y magnesio (CaMg
2(CH
3COO)
6) - Acetato de potasio (CH
3COOK) - Formiato de potasio (CHO
2K) - Formiato de sodio (HCOONa)
- Formiato de calcio (Ca(HCOO)
2) - Urea (CO(NH
2)
2), un fertilizante común - Subproductos agrícolas (generalmente utilizados como aditivos del cloruro de sodio)
Alcoholes, dioles y polioles
(son agentes anticongelantes y apenas se utilizan en las carreteras)
- Metanol (CH
4O) - Etilenglicol (C
2H
6O
2) - Propilenglicol (C
3H
😯
2) - Glicerol (C
3H
😯
3)
Tipos de fluidosEditar
Hay varios tipos de fluidos para descongelar aviones, que se dividen en dos categorías básicas:
- Líquidos descongelantes: Glicol calentado y diluido con agua para el descongelamiento y la eliminación de la nieve/escarcha, también denominados fluidos newtonianos (debido a su flujo viscoso similar al del agua)
- Líquidos anticongelantes: fluidos a base de propilenglicol sin calentar y sin diluir que han sido espesados (imagínese la gelatina medio fraguada), también denominados fluidos no newtonianos (debido a su flujo viscoso característico), aplicados para retrasar el futuro desarrollo del hielo o para evitar que se acumule la nieve o el aguanieve que cae. Los fluidos antihielo proporcionan una protección contra la formación de hielo mientras la aeronave está parada en tierra. Sin embargo, cuando se somete a una fuerza de cizallamiento como la del flujo de aire sobre la superficie del fluido, cuando una aeronave está acelerando para despegar, toda la reología del fluido cambia y se vuelve significativamente más delgado, escurriéndose para dejar una superficie aerodinámica limpia y lisa en el ala.
En algunos casos se aplican ambos tipos de fluidos a las aeronaves, primero la mezcla calentada de glicol y agua para eliminar los contaminantes, seguida del fluido espesado sin calentar para evitar que se vuelva a formar hielo antes de que la aeronave despegue. Esto se denomina «procedimiento de dos pasos».
El líquido descongelante de metanol se ha empleado durante años para descongelar las superficies de las alas y la cola de las aeronaves pequeñas y medianas de la aviación general y suele aplicarse con un pequeño pulverizador manual. El metanol sólo puede eliminar la escarcha y el hielo ligero del suelo antes del vuelo.
El monoetileno, el dietileno y el propilenglicol son productos petrolíferos no inflamables y productos similares que se encuentran habitualmente en los sistemas de refrigeración de los automóviles. El glicol tiene muy buenas propiedades de descongelación y el grado de aviación se denomina SAE/ISO/AEA Tipo I (AMS 1424 o ISO 11075). suele aplicarse a las superficies contaminadas diluidas con agua a 95 grados Fahrenheit (35 °C) utilizando una carretilla que contiene de 1.500 a 2.000 galones estadounidenses (de 5.680 a 7.570 L; de 1.250 a 1.670 galones imp) para la aplicación en la rampa o en el punto de entrada de la pista de salida. Se prefiere el fluido teñido de color, ya que se puede confirmar fácilmente por observación visual que una aeronave ha recibido una aplicación de deshielo. La escorrentía del fluido de Tipo I parece convertir la aguanieve en un tinte rosa, de ahí el término «nieve rosa». Por lo demás, todos los fluidos de Tipo I son de color naranja.
En 1992, la empresa Dead Sea Works comenzó a comercializar un descongelante a base de sales y minerales del Mar Muerto.