La formación de hielo en las aeronaves es una de las causas externas de accidentabilidad. En los últimos quince años, se han registrado varios incidentes de aviación por este motivo. Uno de ellos el sufrido por el vuelo 447 de Air France, en el que murieron 228 pasajeros y en el que se apuntó a que esta era una de las causas.
A estos accidentes con terribles consecuencias, se añade el creciente desarrollo y uso de los vehículos aéreos no tripulados (UAVs, por sus siglas en inglés). Este tipo de sistemas, más conocidos como drones, vuelan a altitudes donde se encuentran las nubes que causan el engelamiento (nombre con el que se denomina al fenómeno por el que las gotas de agua de la atmósfera se congelan sobre una superficie creando una capa de hielo).
Para evitar que ocurra se utilizan sistemas activos mecánicos, térmicos y químicos. Sin embargo, tienen un importante impacto medioambiental y provocan un aumento en el coste operativo de la aeronave. Además, la formación de hielo sobre la superficie incrementa su resistencia aerodinámica.
El problema de la ineficiencia de los sistemas de protección de hielo no sólo afecta al sector aeronáutico, también lo hace a otros ámbitos como al de los generadores eólicos, eléctrico y naval.
Como respuesta a este reto se ha puesto en marcha el proyecto SOUNDofICE (Sustainable Smart De-Icing by Surface Engineering of Acoustic Waves). Esta iniciativa, financiada por el programa Horizonte 2020, que arrancó en noviembre de 2020, tiene como objetivo la detección de la creación de hielo en superficies y la aplicación de un sistema protector frente a éste. Lo innovador es que para ello emplea ondas acústicas.
Proyecto europeo con coordinación española
La propuesta de SOUNDofICE es el desarrollo de una nueva generación de ‘superficies inteligentes activas anti-hielo’, con un consumo mínimo de energía y que se pueda aplicar a materiales de interés industrial como aleaciones metálicas, materiales poliméricos y compuestos.
Las ondas acústicas se generan en la propia superficie, que cuenta con un sistema de electrodos micrométricos y con láminas delgadas piezoeléctricas. Esto hace que el material se expanda o contraiga con la aplicación de esas ondas acústicas con un voltaje a frecuencias del orden de los megahercios. De esta forma, se consigue que sólo se activen las moléculas de agua localizadas en la superficie y que la capa de hielo se desprenda.
SOUNDofICE es un proyecto multidisciplinar, que involucra desde especialistas en modelización y simulación a escala atómica a ingenieros trabajando en energía eólica offshore.
Los investigadores del CSIC serán los responsables del diseño y fabricación de los sistemas inteligentes de detección y eliminación de hielo y de su optimización. El objetivo es hacerlos compatibles con materiales y superficies de diferente naturaleza. Trabajan en ello dos centros de este organismo: el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), que actúa como coordinador del proyecto, y el Instituto de Nanotecnología y Materiales de Aragón. Estos dos grupos se complementan con investigadores de las Universidades de Sevilla y de Zaragoza, respectivamente.
“El proyecto permitirá el desarrollo de tecnologías radicalmente nuevas apoyando la formación de jóvenes investigadores. Hay vocación de transferencia industrial del proyecto, que esperamos tenga un alto impacto en la seguridad y funcionalidad en los campos de la aeronáutica y la energía eólica”, ha manifestado Ana Isabel Borrás, investigadora del ICMS y coordinadora de SOUNDofICE.
Por su parte, el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) contribuye con sus conocimientos sobre las condiciones de hielo a las que se verá sometido el sistema, además de proveer al proyecto de las instalaciones necesarias para ensayarlo (túnel de viento adaptado para el hielo y ensayos en vuelo).
Otras entidades participantes son Technology Partners (Varsovia, Polonia) la Universidad de Tampere (Finlandia) y el SAWLab Saxony del IFW de Dresden (Alemania). El consorcio incluye además dos empresas de los sectores aeronáuticos y eólicos: Villinger GmbH (Austria) y la española EnerOcean, encargadas de validar esta nueva tecnología. Finalmente, Airbus Defense Space, ISATI y PZL Mielec forman parte del consejo asesor.