La acumulación de hielo en las líneas eléctricas y las torres de electricidad ha provocado en el pasado cortes de luz graves y prolongados en algunas zonas de Canadá y Estados Unidos.
Las técnicas para gestionar el problema han resultado hasta ahora laboriosas, costosas o consumen mucha energía y productos químicos, según los científicos.
Al investigar materiales presentes en la naturaleza, los investigadores descubrieron que las microestructuras de las alas de los pingüinos papúa permiten repeler el agua y el hielo.
Esto llevó al equipo a crear una malla de alambre tejido mecanizada con láser que podría ofrecer una solución sin necesidad de mantenimiento para la acumulación de hielo en aerogeneradores, torres eléctricas, líneas de electricidad y drones.
Los investigadores creen haber encontrado una nueva forma de abordar el problema de la acumulación de hielo.
Su inspiración surgió de las alas de los pingüinos papúa, que nadan en las gélidas aguas de la región polar sur con un plumaje que se mantiene libre de hielo incluso cuando la temperatura de la superficie exterior está muy por debajo del punto de congelación.
La acumulación de hielo en las líneas eléctricas y las torres de electricidad paralizó el norte de Estados Unidos y el sur de Canadá durante la Gran Tormenta de Hielo de 1998, dejando a muchas personas sin calefacción ni luz durante días e incluso semanas. Hacer frente a la acumulación de hielo suele depender de técnicas que consumen mucho tiempo, son costosas o consumen mucha energía, además de diversos productos químicos.
«Al principio estudiamos las cualidades de la hoja de loto, que es muy eficaz para repeler el agua, pero resultó menos eficaz para repeler el hielo», afirma Anne Kietzig, profesora asociada de ingeniería química en la Universidad McGill y directora del Laboratorio de Ingeniería de Superficies Biomiméticas.
«Solo cuando empezamos a investigar las cualidades de las plumas de los pingüinos descubrimos un material presente en la naturaleza capaz de repeler tanto el agua como el hielo».
«Descubrimos que la disposición jerárquica de las propias plumas proporciona propiedades repelentes al agua, mientras que sus superficies dentadas reducen la adhesión del hielo», explica Michael Wood, un reciente doctor que trabajó con Kietzig y es coautor del artículo publicado en ACS Applied Material Interfaces. «Logramos replicar estos efectos combinados mediante una malla de alambre tejido mecanizada con láser».
«Puede parecer contradictorio, pero la clave para repeler el hielo son los poros de la malla, que absorben el agua en condiciones de congelación», afirma Kietzig. «El agua de estos poros es la última en congelarse, y al expandirse genera grietas, muy parecidas a las que se ven en las bandejas de cubitos de hielo del congelador. Necesitamos muy poca fuerza para retirar el hielo de nuestras mallas porque la grieta de cada uno de estos poros recorre fácilmente la superficie de los alambres tejidos».
Los investigadores realizaron pruebas en túnel de viento de superficies cubiertas por la malla de acero y comprobaron que el tratamiento era un 95 % más eficaz para resistir la acumulación de hielo que una lámina de acero inoxidable pulido sin cubrir. Como no intervienen tratamientos químicos, el nuevo enfoque ofrece una solución potencialmente sin necesidad de mantenimiento para la acumulación de hielo en aerogeneradores, torres eléctricas, líneas de electricidad y drones.
«Dado el número de normativas vigentes en la aviación comercial y los riesgos que implica, es poco probable que las alas de los aviones se recubran algún día simplemente con malla metálica», añade Kietzig.
«Sin embargo, es posible que la superficie de las alas de los aviones incorpore algún día el tipo de textura que estamos explorando, y que el descongelamiento se produzca gracias a la combinación de técnicas tradicionales de descongelamiento que actúen conjuntamente en superficies de alas con una textura inspirada en las alas de los pingüinos».
Fuente: Universidad McGill
