Cada invierno, las heladas provocan perturbaciones no deseadas, desde parabrisas helados hasta bombas de calor congeladas. Los métodos tradicionales de descongelación se basan en calefacción que consume mucha energía o en productos químicos que dañan el medio ambiente. Ahora, investigadores de Virginia Tech proponen una solución más innovadora: la descongelación electrostática (EDF).
Este método se inspira en las pequeñas cargas eléctricas que ya están presentes dentro de la propia escarcha. El profesor asociado Jonathan Boreyko y su equipo creen que pueden aprovechar estas corrientes eléctricas naturales para eliminar el hielo sin recurrir al calor ni a productos químicos agresivos. Su trabajo anterior demostró cómo el uso de un voltaje pequeño podría polarizar las películas de agua cerca de la escarcha, desprendiendo cristales de hielo microscópicos.
EDF se basa en este concepto aplicando un voltaje mucho más fuerte a un electrodo colocado sobre la escarcha. La idea es que esto intensificará aún más la polarización eléctrica dentro de la escarcha. Este aumento de polarización crea una fuerte atracción entre la escarcha y el electrodo, lo que hace que los cristales de escarcha se fracturen y “salten” de la superficie.
Al probar su teoría, el equipo vio resultados iniciales alentadores: incluso sin ningún voltaje aplicado, una placa de cobre colocada sobre la escarcha eliminó alrededor del 15% debido a la capacidad natural de la escarcha para autopolarizarse débilmente. La aplicación de 120 voltios aumentó significativamente esta tasa de eliminación al 40%, y el aumento adicional del voltaje a 550 voltios resultó en una reducción del 50% en la escarcha.
Sin embargo, las cosas dieron un giro inesperado cuando los investigadores aumentaron el voltaje aún más. En lugar de mejorar continuamente el rendimiento, la eliminación de escarcha en realidad disminuyó a voltajes superiores a 1100 voltios. Esto desconcertó al equipo ya que su modelo teórico predijo una mejora continua con un voltaje más alto.
El culpable resultó ser una fuga de carga de la escarcha polarizada hacia la superficie subyacente sobre la que crecía. Las pruebas en un sustrato de vidrio más aislante revelaron que este problema de fuga se volvió menos pronunciado a altos voltajes. El cambio a un sustrato “superhidrófobo que atrapa aire”, un material altamente repelente al agua, resolvió el problema por completo, permitiéndoles lograr los resultados esperados.
A 5500 voltios, el voltaje más alto probado en este nuevo sustrato, se eliminó un asombroso 75% de la escarcha, ¡incluso revelando un logotipo oculto de Virginia Tech oculto debajo del hielo!
Aunque todavía se encuentra en sus primeras etapas, EDF es muy prometedor como alternativa futura a los métodos tradicionales de descongelación. Tiene el potencial de ser significativamente más rentable, ecológico y energéticamente eficiente. Los próximos pasos para el equipo de Boreyko incluyen pruebas en varias superficies y aumentar aún más las tasas de eliminación de escarcha, con el objetivo final de eliminar el hielo al 100%.
