Las carreteras inteligentes derriten la nieve por sí solas: El hormigón autocalentable se apunta a los peligros del invierno

Unos investigadores han desarrollado un hormigón autocalentable que podría hacer que la limpieza de nieve a gran escala o el esparcimiento de sal sean cosa del pasado. El novedoso material https://www.researchgate.net/publication/377471346_Development_of_Self-Heating_Concrete_using_Low-Temperature_Phase_Change_Materials_Multi-scale_and_In-situ_Real-Time_Evaluation_of_Snow-Melting_and_Freeze-thaw_Performance que ha sido objeto de investigación en la Universidad Drexel de Filadelfia durante cinco años, derrite la nieve en carreteras y aceras durante un máximo de diez horas.

Las carreteras nevadas y heladas ralentizan el tráfico y aumentan el riesgo de accidentes al dificultar las maniobras. Sólo en Estados Unidos, las agencias gubernamentales gastan más de 2.300 millones de dólares al año para combatir la nieve y el hielo. A menudo se utiliza sal para quitar el hielo y la nieve, pero esto es perjudicial para el medio ambiente y puede tener un efecto nocivo en la integridad de la superficie de la carretera. Por ejemplo, si el hielo derretido se filtra en la carretera, se vuelve a congelar y se expande, pueden formarse grietas. Reparar estos daños y otros similares cuesta millones de dólares.

Ingrediente secreto: parafina líquida a baja temperatura

El secreto del hormigón autocalentable reside en la adición de parafina, un material denominado de cambio de fase. A temperaturas ligeramente más cálidas, el material es líquido y almacena la energía calorífica del aire, pero cuando se enfría, se vuelve sólido y libera el calor almacenado al ambiente. Los investigadores están experimentando actualmente con dos métodos: En uno, se mezclan microcápsulas de parafina en el hormigón; en el otro, pequeños fragmentos de piedra absorben la parafina antes de mezclarse con el hormigón.

Evitar la congelación y la descongelación y reducir la necesidad de arar y echar sal son buenas formas de evitar que la superficie se deteriore. Por eso, nuestro trabajo está estudiando cómo podemos incorporar materiales especiales en el hormigón que le ayuden a mantener una temperatura superficial más alta cuando desciende la temperatura ambiente a su alrededor.

- Amir Farnaminvestigador principal del Laboratorio Drexel de Materiales Avanzados para Infraestructuras (AIM) y uno de los autores del estudio

El nuevo material aún no está listo para su uso a gran escala y es necesario seguir investigando. Por ejemplo, el rendimiento del material de cambio de fase puede verse afectado si no tiene tiempo suficiente para calentarse entre la helada y la nieve. Además, el material aún no es adecuado para nevadas muy intensas.

Descubrimos que los pavimentos incorporados con PCM no pueden derretir por completo las acumulaciones de nieve muy intensas, de más de 5 cm", afirma Deb. "Sin embargo, puede derretir nevadas de menos de dos pulgadas con bastante eficacia". Las losas incorporadas con PCM empiezan a derretir la nieve en cuanto empieza a acumularse. Y la liberación gradual de calor puede descongelar eficazmente la superficie de un pavimento, lo que eliminaría la necesidad de salar previamente antes de la gran nevada.

- Robin Deb, estudiante de doctorado de la Facultad de Ingeniería, que ayudó a dirigir la investigación