Occidente está cubierto de nieve. Desde España con la borrasca Kristin hasta Nueva York con la tormenta Fern que ha cubierto de hielo y nieve las calles. Lo cierto es que el hielo es un importante enemigo de transportes como aviones o vehículos, incluso para las misiones espaciales.
El invierno complica la movilidad y como respuesta a este problema que afecta tanto en tierra firme como en el aire, investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado un sistema de sensores para evitar la formación de hielo en coches, drones o aviones, entre otros medios de transporte.
“Me di cuenta de que era un problema que podía solucionar gracias a mi experiencia como piloto y científico atmosférico”, explica Nilton Renno, profesor de ciencias climáticas y espaciales e ingeniería que dirigió el desarrollo de este nuevo sistema. “Cada año más gente viaja en avión y hay más presión para volar en todas las condiciones climáticas”, añade.
Ala de un avión cubierta de hielo
Los aviones cuentan con doble protección ante la aparición de hielo. Primero están los equipos que tratan de prevenirlo y después los que se enfocan en eliminarlo. La tecnología diseñada por el equipo de Nilton Renno se centra en el primer tipo de medida. Dos tipos de sensores para detectar en segundos las condiciones propicias para la aparición de hielo y tomar medidas para evitarlo.
El hielo en el aire
El hielo es uno de los mayores enemigos de los aviones, al igual que para coches y otros vehículos. En el caso de las aeronaves, en pleno vuelo, la formación de hielo en su superficie como en las alas y hélices, supone un aumento de peso y el desplazamiento de las fuerzas, es decir, podría desestabilizar la nave.
En el caso del motor, este elemento puede afectar a la potencia del mundo; y otro efecto sería el cambio del perfil aerodinámico del ala y la cola. Además, si se hielan los tubos Pitot o tomas estáticas, las indicaciones de velocidad y altitud se vuelven erróneas, lo que puede inducir maniobras peligrosas.
Avión de prueba con los sensores antihielo
Para evitar todos estos riesgos y proteger la nave, los aviones cuentan con sistemas para reducir la aparición de hielo como desviar el aire caliente de los motores a los bordes de ataque de las alas, la cola y mantenerlos por encima de los 0 grados centígrados. Otras partes del avión cuentan con calefacción eléctrica, como las resistencias en tubos Pitot, sondas, parabrisas y, en algunos aviones, en bordes de ataque o hélices, que se activan al entrar en zona de engelamiento.
Pero antes de aplicar estas y otras medidas de seguridad, es necesario detectar el riesgo de congelación. Los investigadores a cargo de este proyecto, recuerdan que los aviones detectan hielo en las aeronaves con dos tipos de sondas que sobresalen del avión.
Este mecanismo sobresale por encima de la superficie, por lo que no puede proporcionar información sobre el interior del avión. En cambio, su propuesta detecta la acumulación de hielo directamente desde esta superficie.
Dos sensores
El invento se compone de dos sensores instalados en el vehículo. El primero de ellos se encuentra a ras del avión y utiliza microondas para detectar cuándo se forma hielo en su superficie. El segundo utiliza láseres para detectar lluvia helada y grandes gotas de agua en las nubes. Su función es alertar al piloto del peligro con antelación.
Sensor antihielo en un avión
La frecuencia de la señal de microondas del primer sensor cambia cuando este queda cubierto de agua o hielo. Por otro lado, el segundo sensor utiliza tres láseres infrarrojos con diferentes longitudes de onda para analizar la lluvia y gotas en cuestión de segundos cuando se atraviesa una nube.
Los dos primeros rayos son absorbidos por el agua y el hielo de forma distinta, por lo que la proporción de las señales de retorno indica a los pilotos si una nube contiene partículas de hielo, gotas de agua o una mezcla de ellas.
Por último, el tercer láser ayuda a determinar el tamaño de las gotas de agua y la cantidad de gotas en la nube comparando su señal de retorno con la de los otros dos láseres.
Las gotas más grandes son más peligrosas porque tienen mayor probabilidad de impactar el avión, mientras que las más pequeñas se desplazan por el flujo de aire que lo rodea. Ante estas advertencias, los pilotos pueden tomar medidas en la trayectoria de vuelo como modificar el nivel para salir de las capas más frías de la nube en las que la temperatura favorece el hielo.
Inventan un sensor para detectar la formación de hielo en coches y aviones
Este sistema puede utilizar los láseres para advertir a los conductores sobre la presencia de hielo negro, lo que facilita tomar medidas de seguridad para no derrapar.
Uno de los mayores peligros en la formación de hielo radica en las ruedas de aterrizaje. “Se pueden salvar muchas vidas simplemente reduciendo la velocidad cuando se detecta un camino resbaladizo”, insiste Renno. Reducir la velocidad entre 6 y 14,5 km/h puede reducir a la mitad el riesgo de lesiones graves en accidentes de tráfico.
Nilton Renno instalando un sensor de prueba en el coche
Este nuevo invento se ha puesto a prueba en un avión monomotor y en un jet comercial ligero en el que se instalaron ambos científicos para tomar mediciones. Los resultados de este proyecto se han publicado en la revista Nature Scientific Reports.
Los investigadores aseguran que esta tecnología podría trasladarse de los cielos a la tierra y aplicarse en otros transportes como los coches en los que Renno ya está probando su propuesta. El sensor avisaría al conductor de la formación de hielo para aplicar la calefacción hacia el parabrisas.