Una innovación en el deshielo de aeronaves también aborda la corrosión
A temperaturas bajo cero, volar se vuelve peligroso. Esto se debe, en parte, al riesgo de que se forme hielo en las alas y otras partes mecánicas, lo que puede interferir en la seguridad de los despegues y afectar al funcionamiento normal de un avión. Por ejemplo, el peso adicional puede aumentar considerablemente la resistencia aerodinámica, de forma que se complica el manejo de la aeronave y aumenta el consumo de energía. Por ello, el deshielo sigue siendo un elemento de vital importancia en el mantenimiento de los aviones. El proyecto ERICE se centró en abordar el reto del deshielo en una parte concreta de un avión: la máquina de ciclo de aire (ACM, por sus siglas en inglés). Este sistema crítico suministra oxígeno a temperatura controlada a la cabina y consta de una unidad de refrigeración y una red de tuberías, incluidas las toberas de salida externas. «El problema de la formación de hielo en estas toberas es similar al desafío de la formación de hielo en las alas y otras partes del avión», señala la coordinadora del proyecto ERICE, Fabiola Brusciotti, de Tecnalia (España). «La diferencia es que las partículas de hielo o las gotas de agua subfundida que golpean el interior y el exterior de las toberas de salida, por las que fluye el aire frío, pueden erosionar la superficie, además de causar corrosión».
Soluciones superhidrofóbicas
En la actualidad, el deshielo de las toberas de la ACM suele realizarse aplicando altas temperaturas en la superficie de estas, un procedimiento caro y que consume energía. El equipo del proyecto ERICE trató de resolver este problema desarrollando nuevas técnicas de deshielo para garantizar que, en un primer momento, el hielo ya no se adhiera a la superficie. «Queríamos desarrollar y probar tratamientos superficiales con propiedades resistentes a la adhesión del hielo y la corrosión, así como garantizar que todo el hielo que se adhiera se desprenda fácilmente», explica Brusciotti. El equipo del proyecto comenzó examinando las soluciones superhidrofóbicas existentes para las superficies interiores de las toberas y luego creó nuevos tratamientos hidrofóbicos para diferentes tipos de sustratos (aleaciones de aluminio y poliétercetona, también llamado PEEK, un material termoplástico). Se desarrollaron superficies superhidrofóbicas y resistentes a la erosión ensayando técnicas innovadoras de texturización de superficies, en combinación con la tecnología de sol-gel híbrido. Todos los productos químicos utilizados cumplen plenamente el Reglamento REACH de la Unión Europea relativo a sustancias químicas. «Nuestros recubrimientos se probaron en unas instalaciones de pruebas de la Universidad de Cranfield (Reino Unido), diseñadas específicamente para reproducir las condiciones de formación de hielo en las ACM», añade Brusciotti. Al situar este equipo en un túnel de hielo clásico —con temperaturas frías, viento y rociado de agua para producir hielo—, el equipo del proyecto pudo comparar el rendimiento de su recubrimiento con los métodos de deshielo actuales.
Recubrimientos de protección pioneros
Estas pruebas demostraron el potencial de los recubrimientos pioneros de ERICE. «Pudimos demostrar que nuestras técnicas funcionan bien a la hora de eliminar el hielo y luchar contra la erosión», comenta Brusciotti. «Esto no siempre es fácil, porque el hielo se comporta de forma diferente según las condiciones bajo las que se forma». Este verano está previsto realizar pruebas piloto de las innovaciones del proyecto en situaciones reales. La tecnología de recubrimiento de ERICE podría transferirse a otros entornos sensibles al hielo, incluidas otras partes del avión como las alas. «También han contactado con nosotros industrias que se enfrentan a problemas de congelación, como los operadores de turbinas eólicas y de cables de alta tensión», añade Brusciotti. Una de las ventajas es que los recubrimientos no solo son hidrofóbicos, sino también «omnifóbicos», término que describe una superficie que repele prácticamente cualquier líquido. Esto podría abrir la puerta a más aplicaciones, como superficies antihuellas que puedan limpiarse fácilmente, así como superficies antimicrobianas. «En este proyecto nos fijamos concretamente en el hielo y en el reto del deshielo de las ACM», señala Brusciotti. «Sin embargo, desde una perspectiva comercial —y con una pequeña modificación—, este concepto podría abrirse a otros mercados».
Palabras clave
ERICE, hielo, avión, ACM, PEEK, hidrofóbico, omnifóbico, erosión, antimicrobiano
