Jäänpoisto voidaan toteuttaa mekaanisin menetelmin (kaapimalla, työntämällä), lämmön avulla, käyttämällä kuivia tai nestemäisiä kemikaaleja, jotka on suunniteltu alentamaan veden jäätymispistettä (erilaiset suolat tai suolaliuokset, alkoholit, glykolit), tai näiden eri tekniikoiden yhdistelmällä.
Junat ja raidevaihteetMuokkaa
Junien ja raidevaihteiden jäätyminen arktisilla alueilla aiheuttaa suuria ongelmia lumen ja jään kertymisen kanssa. Ne tarvitsevat kylminä päivinä jatkuvaa lämmönlähdettä toimintakyvyn varmistamiseksi. Junissa lähinnä jarrut, jousitus ja kytkimet vaativat lämmittimiä jäänpoistoa varten. Kiskoissa lähinnä vaihteet ovat herkkiä jäälle. Nämä suuritehoiset sähkölämmittimet estävät tehokkaasti jään muodostumisen ja sulattavat nopeasti muodostuvan jään.
Lämmittimet on mieluiten valmistettu PTC-materiaalista, esim. PTC-kumista, jotta vältetään lämmittimien ylikuumeneminen ja mahdollinen tuhoutuminen. Nämä lämmittimet ovat itserajoittuvia eivätkä vaadi säätöelektroniikkaa; ne eivät voi ylikuumentua eivätkä vaadi ylikuumenemissuojaa.
AircraftEdit
Jäänpoistonesteet koostuvat yleensä glykoli-vesiliuoksesta, joka sisältää väriainetta ja metallipintaa suojaavia aineita. Käytetään erilaisia glykoleja. Myös sakeuttamisaineita käytetään auttamaan jäänpoistoaineen tarttumista lentokoneen runkoon. 43 Etyleeniglykolin (EG) nesteitä käytetään edelleen lentokoneiden jäänpoistoon joissakin osissa maailmaa, koska sen käyttölämpötila (LOUT) on alhaisempi kuin propyleeniglykolin (PG). PG on kuitenkin yleisempi, koska se on vähemmän myrkyllinen kuin etyleeniglykoli.:2-29
Käytettäessä suurin osa jäänpoistonesteestä ei tartu lentokoneen pintoihin, vaan putoaa maahan.:101 Lentoasemilla käytetään tyypillisesti eristysjärjestelmiä käytetyn nesteen keräämiseksi talteen, jotta se ei pääse imeytymään maaperään ja vesistöihin. Vaikka PG on luokiteltu myrkyttömäksi, se saastuttaa vesistöjä, koska se kuluttaa hajotessaan suuria määriä happea ja aiheuttaa vesieliöiden tukehtumisen. (Katso Ympäristövaikutukset ja lieventäminen.)
Jäänpoisto infrapunalämmitykselläEdit
Suoraa infrapunalämmitystä on kehitetty myös lentokoneiden jäänpoistotekniikaksi. Tämä lämmönsiirtomekanismi on huomattavasti nopeampi kuin perinteiset lämmönsiirtotavat, joita käytetään tavanomaisessa jäänpoistossa (konvektio ja johtuminen), johtuen ilman jäähdyttävästä vaikutuksesta jäänpoistonestesuihkuun.
Ensimmäinen infrapuna-jäänpoistojärjestelmä edellyttää, että lämmitysprosessi tapahtuu erityiseen tarkoitukseen rakennetussa hallissa. Lentoasemien ylläpitäjät ovat olleet kiinnostuneita tästä järjestelmästä vain vähän, koska halli vaatii tilaa ja siihen liittyviä logistisia vaatimuksia. Yhdysvalloissa tämäntyyppistä infrapunajäänpoistojärjestelmää on käytetty rajoitetusti kahdella suurella keskuslentoasemalla ja yhdellä pienellä kaupallisella lentoasemalla.:80-81
Toisessa infrapunajäänpoistojärjestelmässä käytetään siirrettäviä, kuorma-autoihin asennettavia lämmitysyksiköitä, jotka eivät vaadi lentokonehallien käyttöä. Valmistaja väittää, että järjestelmää voidaan käyttää sekä kiinteäsiipisillä lentokoneilla että helikoptereilla, vaikka se ei ole maininnut yhtään tapausta, jossa sitä olisi käytetty kaupallisissa lentokoneissa.
Lentoasemien päällysteet Muokkaa
Lentoasemien päällysteiden (kiitotiet, rullaustiet, asemataso, rullaussillat) jäänpoistoon voidaan käyttää useita nestemäisiä ja kiinteitä kemiallisia tuotteita, mukaan lukien propyleeniglykolia, etyleeniglykolia ja muita orgaanisia yhdisteitä. Kloridipohjaisia yhdisteitä (esim. suolaa) ei käytetä lentokentillä niiden lentokoneita ja muita laitteita syövyttävän vaikutuksen vuoksi.:34-35
Kaasuseoksia on käytetty myös päällysteiden jäänpoistoon niiden edullisuuden vuoksi. Urea on kuitenkin merkittävä saastuttaja vesistöissä ja luonnonvaraisissa eläimissä, koska se hajoaa levittämisen jälkeen ammoniakiksi, ja se on suurelta osin poistettu käytöstä Yhdysvaltain lentoasemilla. Vuonna 2012 Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto (EPA) kielsi ureapohjaisten jäänestoaineiden käytön useimmilla kaupallisilla lentoasemilla.
Maantiet Muokkaa
Vuonna 2013 Pohjois-Amerikassa käytettiin arviolta 14 miljoonaa tonnia suolaa teiden jäänpoistoon.
Teiden jäänpoisto on perinteisesti tehty suolalla, jota on levitetty lumenauraimilla tai dumppereilla, jotka on suunniteltu levittämään sitä, usein hiekkaan ja soraan sekoitettuna, liukkaille teille. Tavallisesti käytetään natriumkloridia (vuorisuolaa), koska se on edullista ja sitä on helposti saatavilla suuria määriä. Koska suolavesi jäätyy kuitenkin vielä -18 °C:ssa, siitä ei ole apua, kun lämpötila laskee alle tämän rajan. Sillä on myös voimakas taipumus aiheuttaa korroosiota, joka ruostuttaa useimmissa ajoneuvoissa käytetyn teräksen ja betonisiltojen raudoitustangot. Pitoisuudesta riippuen se voi olla myrkyllistä joillekin kasveille ja eläimille, minkä vuoksi joillakin kaupunkialueilla siitä on luovuttu. Uudemmissa lumensulatuslaitteissa käytetään muita suoloja, kuten kalsiumkloridia ja magnesiumkloridia, jotka paitsi laskevat veden jäätymispisteen paljon alhaisempaan lämpötilaan myös aiheuttavat eksotermisen reaktion. Ne ovat jonkin verran turvallisempia jalkakäytäville, mutta ylimääräinen määrä on silti poistettava.
Viime aikoina on kehitetty orgaanisia yhdisteitä, jotka vähentävät suoloihin liittyviä ympäristöongelmia ja joilla on pidempi jäännösvaikutus, kun ne levitetään teiden varsille, tavallisesti yhdessä suolaliuosten tai kiinteiden aineiden kanssa. Näitä yhdisteitä syntyy usein maataloustoiminnan sivutuotteina, kuten sokerijuurikkaan jalostuksessa tai etanolia tuottavassa tislausprosessissa. Muita orgaanisia yhdisteitä ovat puutuhka ja jäänpoistosuola nimeltä kalsiummagnesiumasetaatti, jota valmistetaan tienvarsiruohosta tai jopa keittiöjätteestä. Lisäksi sekoittamalla tavallista vuorisuolaa joidenkin orgaanisten yhdisteiden ja magnesiumkloridin kanssa saadaan levitettäviä materiaaleja, jotka ovat tehokkaita paljon kylmemmissä lämpötiloissa (-34 °C tai -29 °F) sekä alhaisemmilla kokonaislevitysmäärillä pinta-alayksikköä kohti.
Aurinkotiejärjestelmiä on käytetty pitämään teiden pintaa veden jäätymispisteen yläpuolella. Tien pintaan upotettujen putkien avulla kerätään aurinkoenergiaa kesällä, siirretään lämpö lämpöpankkeihin ja palautetaan lämpö tielle talvella, jotta tien pinta pysyy yli 0 °C:n (32 °F). Tällä automatisoidulla uusiutuvan energian keräys-, varastointi- ja jakelumuodolla vältetään kemiallisten epäpuhtauksien käyttöön liittyvät ympäristökysymykset.
Vuonna 2012 ehdotettiin, että vettä hylkiviä superhydrofobisia pintoja voidaan käyttää myös estämään jään kerääntymistä, mikä johtaa jäänhylkivyyteen. Kaikki superhydrofobiset pinnat eivät kuitenkaan ole jäänhylkiviä, ja menetelmää kehitetään edelleen.
Kemialliset jäänestoaineet Muokkaa
Kaikkien kemiallisten jäänestoaineiden toimintamekanismi on yhteinen: ne estävät kemiallisesti vesimolekyylejä sitoutumasta tietyn lämpötilan yläpuolella, joka riippuu pitoisuudesta. Tämä lämpötila on alle 0 °C, puhtaan veden jäätymispiste (jäätymispisteen aleneminen). Joskus mukana on eksoterminen liukenemisreaktio, joka mahdollistaa vielä voimakkaamman sulamisvoiman. Seuraavat luettelot sisältävät yleisimmin käytetyt jäänpoistokemikaalit ja niiden tyypilliset kemialliset kaavat.
Epäorgaaniset suolat
- Natriumkloridi (NaCl eli ruokasuola; yleisin jäänpoistokemikaali)
- Magnesiumkloridi (MgCl
2, lisätään usein suolaan sen käyttölämpötilan alentamiseksi) - Kalsiumkloridi (CaCl
2, lisätään usein suolaan sen käyttölämpötilan alentamiseksi) - Kaliumkloridi (KCl)
Orgaaniset yhdisteet
- Kalsiummagnesiumasetaatti (CaMg
2(CH
3COO)
6) - Kaliumasetaatti (CH
3COOK) - Kaliumformiaatti (CHO
2K) - Natriumformiaatti (HCOONa)
- Kalsiumformiaatti (Ca(HCOO)
2) - Virtsa-aineet (Urea (CO(NH
2)
2), yleinen lannoite - Maatalouden sivutuotteet (käytetään yleensä natriumkloridin lisäaineena)
Alkoholit, diolit ja polyolit
(nämä ovat jäätymisenestoaineita ja niitä käytetään tuskin maanteillä)
- Metanoli (CH
4O) - Etyleeniglykoli (C
2H
6O
2) - Propyleeniglykoli (C
3H
😯
2) - Glyseroli (C
3H
😯
3)
Nestetyypit Muokkaa
Lentokoneiden jäänpoistonesteitä on useita erilaisia, jotka jakautuvat kahteen perusluokkaan:
- Jäänpoistonesteet: vedellä laimennettu lämmitetty glykoli, jota käytetään jäänpoistoon ja lumen/huurteen poistoon ja jota kutsutaan myös newtonilaisiksi nesteiksi (veden kaltaisen viskoosin virtauksen vuoksi)
- Jäänestonesteet: Lämmittämättömät, laimentamattomat propyleeniglykolipohjaiset nesteet, jotka on sakeutettu (kuvittele puolikiinteä gelatiini), joita kutsutaan myös ei-newtonilaisiksi nesteiksi (niille ominaisen viskoosin virtauksen vuoksi) ja joita käytetään jään tulevan kehittymisen hidastamiseksi tai estämään putoavan lumen tai räntäsateen kertymistä. Jäänestonesteet suojaavat jään muodostumiselta, kun ilma-alus on maassa paikallaan. Kuitenkin, kun siihen kohdistuu leikkausvoima, kuten ilmavirtaus nesteen pinnan yli, kun lentokone kiihdyttää lentoonlähtöä varten, nesteen koko reologia muuttuu ja se muuttuu huomattavasti ohuemmaksi, valuu pois jättäen siipeen puhtaan ja sileän aerodynaamisen pinnan.
Joissakin tapauksissa lentokoneisiin levitetään molempia nestetyyppejä, ensin lämmitettyä glykoli-vesiseosta epäpuhtauksien poistamiseksi ja sen jälkeen lämmittämätöntä sakeutunutta nestettä estämään jään muodostumista ennen lentokoneen nousua. Tätä kutsutaan ”kaksivaiheiseksi menettelyksi”.
Metanolin jäänpoistonestettä on käytetty jo vuosia pienten ja keskikokoisten yleisilmailukoneiden siipi- ja pyrstöpintojen jäänpoistoon, ja se levitetään yleensä pienellä käsiruiskulla. Metanolilla voidaan poistaa vain huurre ja kevyt maajää ennen lentoa.
Monoeteeni, dieteeni ja propyleeniglykoli ovat syttymättömiä öljytuotteita, ja vastaavia tuotteita on yleisimmin autojen jäähdytysjärjestelmissä. Glykolilla on erittäin hyvät jäänpoisto-ominaisuudet, ja ilmailulaatua kutsutaan SAE/ISO/AEA-tyypiksi I (AMS 1424 tai ISO 11075). se levitetään tavallisesti saastuneille pinnoille laimennettuna vedellä 95 Fahrenheitin asteen (35 °C) lämpötilassa käyttäen kuorma-auton kirsikkapoimuria, jossa on 1 500-2 000 Yhdysvaltain gallonaa (5680-7 570 litraa; 1250-1 670 imp-galon verran), kun sitä levitetään rampeille tai lähtö- tai laskukiitoteiden sisääntulopaikoille. Värivärjättyä nestettä käytetään mieluiten, koska silmämääräisellä havainnoinnilla voidaan helposti varmistaa, että ilma-alukseen on levitetty jäänpoistoainetta. Tyypin I nesteen valuminen näyttää värjäävän lietteen vaaleanpunaiseksi, mistä johtuu termi ”vaaleanpunainen lumi”. Muuten kaikki tyypin I nesteet ovat oransseja.
Vuonna 1992 Dead Sea Works alkoi markkinoida Kuolleenmeren suoloihin ja mineraaleihin perustuvaa jäänpoistoainetta.