Melt Mat: acelerando el deshielo y la nieve indeseada
El equipo de investigación de estudiantes acelera el deshielo con 'Melt Mat'
Las tormentas de nieve a menudo dejan recuerdos de su presencia durante días, a veces semanas, después de que vuelve el tiempo más cálido y soleado. Los bancos de nieve, a menudo creados por las quitanieves cuando limpian las carreteras principales, pueden permanecer en los estacionamientos, en las aceras y en las entradas incluso cuando las temperaturas superan el punto de congelación.
La superficie altamente reflectante de la nieve fresca es la culpable de este fenómeno, lo que reduce drásticamente los posibles efectos de fusión del calor del sol. Las ciudades en regiones frías suelen recurrir a métodos activos para eliminar los bancos de nieve, como transportar la nieve a sitios de eliminación o usar calentadores a gas.
Estos esfuerzos pueden acumular una factura anual en algún lugar en el rango de $ 25 millones a $ 125 millones por ciudad, por lo que la remoción de nieve es un problema perenne.
Un equipo de investigación estudiantil de Virginia Tech ha descubierto la solución, tanto para las municipalidades que buscan ahorrar millones como para el propietario con la esperanza de evitar el uso de la pala de nieve: Melt Mat.
Producto de un equipo de diseño senior en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica dentro de la Facultad de Ingeniería, Melt Mat es una manta absorbente térmicamente hecha de una fina lámina de aluminio que ha sido pintada con pintura negra ultraplana.
Cuando se cubre sobre la nieve, Melt Mat aumenta el tiempo de fusión por triplicado, todo sin ningún esfuerzo o entrada de energía.
Los resultados de la investigación sobre diseño, fabricación y pruebas Melt Mat por los estudiantes se han publicado recientemente en la revista Langmuir. Los estudiantes también han obtenido una patente provisional para Melt Mat a través de Virginia Tech Intellectual Properties.
"La idea de una manta termoabsorbente es nueva, y también muy práctica", dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente de ingeniería y mecánica biomédica y asesor de la facultad. "Por el bien de la novedad, el equipo realmente necesitaba ir a una publicación de revista. Por cuestiones prácticas, buscamos una patente".
"Terminaron obteniendo ambas cosas", dijo Boreyko. "Estaban muy orgulloso de ello".
Un sello distintivo del programa de pregrado de ciencia y mecánica de ingeniería es que los equipos de diseño senior se forman en la primavera de cada año con los estudiantes. Durante este tiempo, los miembros de la facultad del programa visitan las clases para jóvenes en un horario rotativo para presentar sus ideas para proyectos senior.
Después de seleccionar una idea, los miembros del equipo se sumergen en el proyecto de diseño hasta la graduación, con el objetivo de realizar investigaciones y diseñar productos junto con sus asesores docentes.
"En general, la nieve refleja aproximadamente tres cuartas partes de la radiación del sol en el aire, por lo que en realidad es muy difícil para el sol derretir un banco de nieve", dijo Boreyko. "Incluso si las temperaturas están por encima del punto de congelación y el sol está afuera, la superficie de la nieve simplemente rebota la mayor parte del calor. Ese es el problema fundamental que estamos tratando de abordar aquí".
En la primavera de 2016, Boreyko lanzó la idea de una manta térmica absorbente, algo que no solo absorbería el calor del sol, sino que también podría conducir ese calor a través de la superficie de la manta para acelerar los tiempos de derretimiento de la nieve. Después de seleccionar la idea de Boreyko como foco de su proyecto, el equipo comenzó el proceso de diseño, construcción y experimentación con varios modelos a escala, uno de los cuales surgiría como Melt Mat más de un año después.
El diseño simple y pasivo de Melt Mat significa que sería menos costoso de hacer e ideal para un uso repetido. Su construcción duradera también evita que el Melt Mat se degrade con el tiempo, un problema observado con otros métodos pasivos de remoción de nieve, como la dispersión de grandes cantidades de partículas de hollín sobre los bancos de nieve para un efecto similar.
Debido a que Melt Mat no depende de anticongelantes u otras sustancias químicas que puedan escurrirse al agua subterránea, su uso no tiene efectos adversos sobre el medio ambiente.
Con una amplia gama de aplicaciones, incluyendo entradas para automóviles residenciales y aceras, estacionamientos y campos de atletismo, varios miembros del equipo de diseño exploraron la posibilidad de iniciar una empresa para fabricar, comercializar y vender Melt Mat.
Pero ahora, con su patente provisional en mano, el equipo espera encontrar una empresa establecida que pueda estar interesada en trabajar para obtener una patente completa, lo que podría permitir acuerdos de licencia para usar la tecnología de Melt Mat.
El diseño simple y pasivo de Melt Mat significa que sería menos costoso de hacer e ideal para un uso repetido.
Su construcción duradera también evita que el Melt Mat se degrade con el tiempo, un problema observado con otros métodos pasivos de remoción de nieve, como la dispersión de grandes cantidades de partículas de hollín sobre los bancos de nieve para un efecto similar.
Debido a que Melt Mat no depende de anticongelantes u otras sustancias químicas que puedan escurrirse al agua subterránea, su uso no tiene efectos adversos sobre el medio ambiente.