El equipo de investigación estudiantil acelera el derretimiento de la nieve con ‘Melt Mat’
Las tormentas de nieve a menudo dejan atrás recordatorios de su presencia durante días, a veces semanas, después de que regresa el clima más cálido y soleado. Los bancos de nieve, a menudo creados por quitanieves al despejar las carreteras principales, pueden permanecer en los estacionamientos, en las aceras y en las entradas de vehículos incluso cuando las temperaturas suben muy por encima del punto de congelación.
La superficie altamente reflectante de la nieve fresca es la culpable de este fenómeno, que minimiza drásticamente los posibles efectos de fusión del calor del sol. Las ciudades de las regiones frías suelen recurrir a métodos activos para eliminar los bancos de nieve, como transportar la nieve a los vertederos o utilizar calentadores de gas. Estos esfuerzos pueden generar una factura anual en el rango de $ 25 millones a $ 125 millones por ciudad, lo que hace que la remoción de nieve sea un problema perenne.
Un equipo de investigación de estudiantes de Virginia Tech ha descubierto la solución, tanto para los municipios que buscan ahorrar millones como para el propietario que espera evitar el deber de la pala de nieve: Melt Mat.
El 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 térmicamente absorbente hecha de una hoja delgada de aluminio que ha sido recubierta por pulverización con una pintura negra ultraplana. Cuando se coloca sobre la nieve, Melt Mat aumenta el tiempo de derretimiento en tres veces, todo sin ningún esfuerzo o entrada de energía.
Los resultados de la investigación de diseño, fabricación y pruebas de Melt Mat de los estudiantes se han publicado recientemente en la revista. Langmuir. Los estudiantes también recibieron una patente provisional para Melt Mat a través de Virginia Tech Intellectual Properties.
“La idea de una manta absorbente térmica es novedosa, pero también muy práctica”, dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente de ingeniería biomédica y mecánica y asesor de la facultad del equipo. “En aras de la novedad, el equipo realmente necesitaba optar por una publicación en una revista. En aras de la practicidad, buscamos una patente”.
“Terminaron obteniendo ambos”, dijo Boreyko. “Estaba muy orgulloso de ellos”.
Un sello distintivo del programa de licenciatura en ciencias de la ingeniería y mecánica, los equipos de diseño senior se forman en la primavera del tercer año de los estudiantes. Durante este tiempo, los miembros de la facultad del programa visitan las clases junior 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, a veces más tiempo, con el objetivo de realizar investigaciones y diseñar productos junto con sus asesores docentes.
“Generalmente, la nieve refleja alrededor de las 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 sale el sol, 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 presentó la idea de una manta absorbente térmica, 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 fusión de la nieve. Después de seleccionar la idea de Boreyko como el 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 fabricar e ideal para un uso repetido. Su construcción duradera también evita que Melt Mat se degrade con el tiempo, un problema observado con otros métodos pasivos de remoción de nieve, como esparcir grandes cantidades de partículas de hollín sobre los bancos de nieve para obtener un efecto similar. Debido a que Melt Mat no depende del anticongelante ni de otros productos químicos que puedan escurrirse hacia el agua subterránea, su uso no tiene efectos adversos sobre el medio ambiente.
Con una amplia gama de aplicaciones, que incluyen entradas y aceras residenciales, estacionamientos y campos deportivos, 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 la mano, el equipo espera encontrar una empresa establecida que pueda estar interesada en trabajar hacia una patente completa, lo que podría permitir acuerdos de licencia para utilizar la tecnología de Melt Mat.
“Cuando concluyó nuestra clase de diseño senior, sentimos que realmente estábamos en algo”, dijo Sarah Wray, miembro senior del equipo de diseño y una de las coautoras del estudio. “Decidimos esforzarnos más”.
Con un poco de suerte, Melt Mat podría llegar a una tienda cercana.
