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Deshielo

Un Airbus A330 de Aeroflot siendo descongelado en el Aeropuerto Internacional de Sheremetyevo. Esparcidor de sal Econ El deshielo consiste en eliminar la nieve , el hielo o la e...

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Un Airbus A330 de Aeroflot siendo descongelado en el Aeropuerto Internacional de Sheremetyevo.
Esparcidor de sal Econ

El deshielo consiste en eliminar la nieve , el hielo o la escarcha de una superficie. El antihielo es la aplicación de productos químicos que no solo deshielon, sino que también permanecen en la superficie y retrasan la formación de hielo durante un tiempo determinado, o bien impiden su adhesión para facilitar su eliminación mecánica.

El deshielo puede lograrse 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.

Áreas de aplicación

Carreteras

En 2013, se estima que se utilizaron 14 millones de toneladas de sal para descongelar carreteras en América del Norte. [ 1 ]

El deshielo de las carreteras se ha realizado tradicionalmente con sal , esparcida por quitanieves o camiones volquete diseñados para ello, a menudo mezclada con arena y grava , sobre carreteras resbaladizas. Normalmente se utiliza cloruro de sodio (sal de roca), ya que es económico y fácilmente disponible en grandes cantidades. Sin embargo, dado que el agua salada se congela a -18 °C (0 °F) , no resulta útil cuando la temperatura desciende por debajo de este punto. También tiende a causar corrosión , oxidando el acero utilizado en la mayoría de los vehículos y las barras de refuerzo en los puentes de hormigón. Dependiendo de la concentración, puede ser tóxica para algunas plantas y animales, [ 2 ] y algunas zonas urbanas han optado por no utilizarla como consecuencia. Los deshielos más recientes utilizan otras sales, como el cloruro de calcio y el cloruro de magnesio , que no solo reducen el punto de congelación del agua a una temperatura mucho menor, sino que también producen una reacción exotérmica . Son algo más seguros para las aceras , pero aun así se debe retirar el exceso.  

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 carreteras, generalmente junto con salmueras o sólidos. 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 ceniza de madera y una sal descongelante llamada acetato de calcio y magnesio hecha de hierba de carretera o incluso residuos 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 esparcibles que son efectivos a temperaturas mucho más frías ( −34 °C (−29 °F) ) así como a tasas generales de esparcimiento más bajas por unidad de área.  

Varios de estos nuevos compuestos liberan cantidades ínfimas de gases al aire, los cuales pueden irritar la garganta y las vías respiratorias tanto en humanos como en animales. La mayoría de la población no experimenta problemas, aunque no se han estudiado los efectos a largo plazo. Las personas con vías respiratorias sensibles, especialmente los bebés, pueden sufrir problemas respiratorios graves. Se carece de estudios científicos más amplios sobre los problemas de salud respiratoria específicos de las personas con vías respiratorias sensibles (en general, los estudios científicos se han centrado en problemas de salud no respiratorios y en cuestiones ambientales).

Los sistemas solares viales se han utilizado para mantener la superficie de las carreteras por encima del punto de congelación del agua. Una red de tuberías integradas en la superficie de la carretera se utiliza para recolectar energía solar en verano, transferir el calor a acumuladores térmicos y devolverlo a la carretera en invierno para mantener la superficie por encima de 0 °C (32 °F) . [ 6 ] Esta forma automatizada de recolección, almacenamiento y suministro de energía renovable evita los problemas ambientales derivados del uso de contaminantes químicos.  

En 2012 se sugirió que las superficies superhidrofóbicas capaces de repeler el agua también podrían utilizarse para prevenir la acumulación de hielo, lo que daría lugar a la hidrofobicidad . Sin embargo, no todas las superficies superhidrofóbicas son hidrofóbicas [ 7 ] y el método aún está en desarrollo [ 8 ] .

Trenes y desvíos ferroviarios

La acumulación de hielo en los frenos del tren compromete la eficacia del frenado.

Los trenes y los desvíos ferroviarios en las regiones árticas pueden sufrir graves problemas debido a la acumulación de nieve y hielo. Necesitan una fuente de calor constante en los días fríos para garantizar su funcionamiento. En los trenes, son principalmente los frenos , la suspensión y los acoplamientos los que requieren calentadores para evitar el hielo. En las vías, son principalmente los desvíos los que son sensibles al hielo. Los calentadores eléctricos de alta potencia previenen la formación de hielo y derriten rápidamente el hielo que se forma.

Los calentadores se fabrican preferiblemente con material PTC, por ejemplo, caucho PTC , para evitar el sobrecalentamiento y su posible destrucción. Estos calentadores son autorregulables y no requieren electrónica de regulación; no se sobrecalientan ni necesitan protección contra sobrecalentamiento. [ 9 ]

Aviación

Un avión VIP estadounidense C-37B es descongelado antes de partir de Alaska en enero de 2012.

Descongelación en tierra de aeronaves

En tierra, cuando hay temperaturas bajo cero y precipitaciones , es común realizar el deshielo de las aeronaves. Los contaminantes congelados interfieren con las propiedades aerodinámicas del vehículo. Además, el hielo desprendido puede dañar los motores.

Los métodos para descongelar el suelo incluyen:

  • Rociar diversos fluidos anticongelantes para aeronaves con el fin de derretir el hielo y evitar su reaparición.
  • Utilizar aire forzado sin calentar para eliminar la nieve y el hielo sueltos.
  • Utilizar calentamiento por infrarrojos para derretir la nieve, el hielo y la escarcha sin usar productos químicos.
  • Deshielo mecánico mediante herramientas como escobas, raspadores y cuerdas.
  • Colocar una aeronave en un hangar climatizado.

Deshielo en vuelo

La formación de hielo en las aeronaves durante el vuelo puede deberse a las condiciones atmosféricas, lo que podría afectar negativamente su rendimiento. Los aviones comerciales de gran tamaño casi siempre cuentan con sistemas de protección contra el hielo en vuelo para eliminar la acumulación de hielo y evitar su reaparición. Estos sistemas también son cada vez más comunes en las aeronaves de aviación general más pequeñas.

Los sistemas de protección contra el hielo suelen utilizar uno o más de los siguientes métodos:

  • "Botas" neumáticas de goma en los bordes de ataque de las alas y superficies de control, que se expanden para romper el hielo acumulado.
  • Tiras calefactadas eléctricamente en superficies críticas para evitar la formación de hielo y derretir el hielo acumulado.
  • Sistemas de purga de aire que toman el aire caliente de los motores y lo canalizan a lugares donde se puede acumular hielo.
  • sistemas de fluidos que "derraman" líquido anticongelante sobre las alas y las superficies de control a través de pequeños orificios

pavimento del aeropuerto

Las operaciones de deshielo para el pavimento de los aeropuertos ( pistas , calles de rodaje , plataformas , puentes de rodaje ) pueden implicar varios tipos de productos químicos líquidos y sólidos, incluidos propilenglicol , etilenglicol , acetato de calcio y magnesio y otros compuestos orgánicos. [ 10 ] Los compuestos a base de cloruro (por ejemplo, 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 el deshielo de pavimentos debido a su bajo costo. Sin embargo, la urea es un contaminante importante para los cursos de agua y la vida silvestre, ya que se degrada a amoníaco después de su aplicación, y su uso se ha eliminado en gran medida en los aeropuertos de EE. UU. En 2012, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) prohibió el uso de descongelantes a base de urea en la mayoría de los aeropuertos comerciales. [ 12 ]

Descongelador agitador de agua

Los agitadores de agua son motores eléctricos sumergidos que impulsan agua más caliente hacia arriba y agitan la superficie para descongelar estructuras acuáticas en ríos y lagos a temperaturas bajo cero. También existen burbujeadores agitadores que utilizan aire comprimido , que se introduce a través de una manguera y se libera para agitar el agua. [ 13 ]

Productos químicos descongelantes

Todos los descongelantes comparten un mecanismo de acción común: impiden que las moléculas de agua se unan por encima de cierta temperatura. El efecto depende de la concentración. Esta temperatura es inferior a 0  °C, el punto de congelación del agua pura ( descenso del punto de congelación ). En ocasiones, se produce una reacción de disolución exotérmica que permite un mayor poder de fusión. La siguiente lista contiene los productos químicos descongelantes más utilizados y su fórmula química típica .

Sales

Productos orgánicos

  • Urea ( CO(NH2 )2 ), un fertilizante común
  • Subproductos agrícolas, generalmente utilizados como aditivos para el cloruro de sodio.
  • Metanol ( CH4 O), apenas se usa en las carreteras
  • Etilenglicol ( C2 H6 O2 ), apenas se utiliza en las carreteras
  • Propilenglicol ( C3 H8 O2 ), apenas se utiliza en las carreteras
  • Glicerol ( C3 H8 O3 ), apenas se utiliza en las carreteras

Impacto ambiental y mitigación

Los agentes descongelantes representan una amenaza ambiental significativa en los aeropuertos. Los descongelantes a base de benzotriazol y toliltriazol son de particular interés. [ 14 ] Incluso sales comunes como el cloruro de sodio o el cloruro de calcio se filtran en las aguas naturales, afectando su salinidad. [ 1 ]

El etilenglicol y el propilenglicol ejercen altos niveles de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) durante su degradación en aguas superficiales. Este proceso puede afectar negativamente la vida acuática al consumir el oxígeno que los organismos acuáticos necesitan para sobrevivir. Grandes cantidades de oxígeno disuelto (OD) en la columna de agua se consumen cuando las poblaciones microbianas descomponen el propilenglicol. [ 15 ] : 2–23

Reciclaje

Algunos aeropuertos reciclan el líquido anticongelante usado, separando el agua y los contaminantes sólidos, lo que permite reutilizar el líquido en otras aplicaciones. Otros aeropuertos cuentan con una planta de tratamiento de aguas residuales propia y/o envían el líquido recogido a una planta de tratamiento de aguas residuales municipal o a una planta de tratamiento de aguas residuales comercial. [ 11 ] : 68–80 [ 16 ]

Sal de carretera

El uso de sal de carretera (cloruro de sodio) ha causado diversos daños ambientales y a la infraestructura. La corrosión causada por la sal de carretera le ha costado a Estados Unidos hasta 5 mil millones de dólares anuales en reparaciones en todo el país. [ 17 ]

Las preocupaciones ambientales incluyen principalmente la contaminación de los cursos de agua, la amenaza a la vida silvestre y la salinización del suelo . La sal de carretera puede llegar a los sistemas de alcantarillado, los cursos de agua y, finalmente, a grandes masas de agua, lo que puede provocar la salinización del agua. Esto genera diversos daños ambientales, como la disminución de la biodiversidad de varias especies que no toleran la sal y una ventaja de supervivencia para otras especies que sí lo hacen. [ 18 ] [ 19 ]

La sal puede acumularse en las plantas junto a la carretera, lo que disminuye su crecimiento e incluso puede provocar su muerte. En Pekín (primavera de 2005), el uso de sal descongelante causó la muerte de 11 000 árboles en el pavimento, 1,5 millones de arbustos y 200 kilómetros cuadrados (49 000 acres) de césped. [ 20 ] Los charcos ricos en sal junto a las carreteras atraen a la fauna silvestre y aumentan la probabilidad de colisiones entre vehículos y mamíferos (como alces) en casi un 80 %. Las aves también pueden ingerir sal de carretera, lo que puede provocar intoxicación por sal y una posible sobredosis. [ 21 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Cañedo-Argüelles, Miguel; Kefford, Ben J.; Piscart, Christophe; Prat, Narcís; Schäfer, Ralf B.; Schulz, Claus-Jürgen (2013). "Salinización de los ríos: una cuestión ecológica urgente". Contaminación Ambiental . 173 : 157– 67. Bibcode : 2013EPoll.173..157C . doi : 10.1016/j.envpol.2012.10.011 . PMID 23202646 . 
  2. ↑ Fischel, Marion (2001). Evaluación de descongelantes seleccionados basada en una revisión de la literatura . Departamento de Transporte de Colorado. OCLC 173668609 . 
  3. ↑ Amanda Rabinowitz (25 de febrero de 2008). "Las remolachas forman parte de una nueva receta para tratar las carreteras heladas" . National Public Radio .
  4. ↑ Richard J. Brennan (21 de enero de 2012). "El jugo de remolacha derrite el hielo de las carreteras invernales" . Toronto Star .
  5. ↑ Post, Rachael (3 de marzo de 2014). "Alternativas a la sal para combatir el hielo: queso, remolacha y ceniza" . The Guardian .
  6. ↑ "Almacenamiento de energía térmica en bancos térmicos para calefacción bajo pistas de aterrizaje" . ICAX Ltd, Londres . Consultado el 24 de noviembre de 2011 .
  7. ↑ Nosonovsky, M.; Hejazi, V. (2012). "Por qué las superficies superhidrofóbicas no siempre son hidrofóbicas". ACS Nano . 6 (10): 8488– 8913. Bibcode : 2012ACSNa...6.8488N . doi : 10.1021/nn302138r . PMID 23009385 . 
  8. ↑ Hejazi, V.; Sobolev, K.; Nosonovsky, MI (2013). "De la superhidrofobicidad a la hidrofobicidad: fuerzas y análisis de interacción" . Scientific Reports . 3 2194. Bibcode : 2013NatSR...3.2194H . doi : 10.1038/srep02194 . PMC 3709168. PMID 23846773 .  
  9. ↑ Temporada otoño e invierno 2012 (Informe). Sesión informativa para conductores. Londres, Reino Unido: First Capital Connect. Septiembre de 2012.
  10. ↑ Seguridad y operaciones invernales en aeropuertos; Circular de asesoramiento (Informe). Washington, DC: Administración Federal de Aviación de EE. UU. 25 de octubre de 1989 [20 de abril de 1988]. doi : 10.21949/1513662 . AC 150/5200-30.
  11. 1 2 Documento de desarrollo técnico para las directrices finales sobre limitaciones de efluentes y las normas de rendimiento para nuevas fuentes en la categoría de deshielo de aeropuertos (Informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Abril de 2012. EPA-821-R-12-005.
  12. ↑ "Directrices sobre efluentes para el deshielo de aeropuertos" . EPA. 10 de febrero de 2021.
  13. ↑ "Qué tener en cuenta al comprar un descongelador de muelle" .
  14. ↑ Castro, Sigifredo; Davis, Lawrence C.; Erickson, Larry E. (2005). "Alternativas naturales, rentables y sostenibles para el tratamiento de residuos de fluidos anticongelantes de aeronaves". Environmental Progress . 24 (1): 26– 33. Bibcode : 2005EnvPr..24...26C . doi : 10.1002/ep.10059 .
  15. ↑ Evaluación del impacto y los beneficios ambientales para las directrices y normas finales de limitación de efluentes para la categoría de deshielo de aeropuertos (Informe). EPA. Abril de 2012. EPA-821-R-12-003.
  16. ↑ Gibson, Tom (septiembre de 2002). "Dejemos que los errores hagan el trabajo" . Progressive Engineer . Archivado del original el 8 de febrero de 2011. Recuperado el 21 de febrero de 2011 .
  17. ↑ Ke, Guoju; Zhang, Jun; Tian, ​​Bo (2019-03-19). "Evaluación y selección de sal descongelante basada en múltiples factores" . Materials . 12 ( 6): 912. Bibcode : 2019Mate...12..912K . doi : 10.3390/ma12060912 . ISSN 1996-1944 . PMC 6471149. PMID 30893891 .   
  18. ↑ Hintz, William D.; Relyea, Rick A. (2019). "Una revisión de los impactos de la salinización de la sal de carretera en aguas dulces sobre las especies, las comunidades y los ecosistemas" . Freshwater Biology . 64 (6): 1081– 1097. Bibcode : 2019FrBio..64.1081H . doi : 10.1111/fwb.13286 . ISSN 1365-2427 . 
  19. ↑ Szklarek, Sebastian; Górecka, Aleksandra; Wojtal-Frankiewicz, Adrianna (2022-01-20). "Los efectos de la sal de carretera en los ecosistemas de agua dulce y soluciones para mitigar la contaminación por cloruros - Una revisión" . Science of the Total Environment . 805 150289. Bibcode : 2022ScTEn.80550289S . doi : 10.1016/j.scitotenv.2021.150289 . ISSN 0048-9697 . PMID 34536879 .  
  20. ↑ Ke, Guoju; Zhang, Jun; Tian, ​​Bo (2019-03-19). "Evaluación y selección de sal descongelante basada en múltiples factores" . Materials . 12 ( 6): 912. Bibcode : 2019Mate...12..912K . doi : 10.3390/ma12060912 . ISSN 1996-1944 . PMC 6471149. PMID 30893891 .   
  21. ↑ Grosman, Paul D.; Jaeger, Jochen AG; Biron, Pascale M.; Dussault, Christian; Ouellet, Jean-Pierre (2011-04-24). "Compensación entre la evitación de carreteras y la atracción por charcos de sal al borde de la carretera en alces: un modelo basado en agentes para evaluar medidas para reducir las colisiones entre alces y vehículos" . Ecological Modelling . 222 (8): 1423– 1435. Bibcode : 2011EcMod.222.1423G . doi : 10.1016/j.ecolmodel.2011.01.022 . ISSN 0304-3800 . 
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