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El material de cambio de fase utilizado en este cemento especial tiene la capacidad de almacenar y liberar grandes cantidades de energía en forma de calor al cambiar de estado sólido a líquido y viceversa. Al incorporarlo en el cemento, se logra que este material pueda calentarse por sí solo al entrar en contacto con la nieve y el hielo, manteniendo su temperatura por un período prolongado y eliminando la necesidad de usar sales corrosivas o métodos de remoción mecánica. Además, esta innovación no solo facilita la limpieza de superficies heladas, sino que también reduce el impacto ambiental negativo asociado con el uso excesivo de químicos para el deshielo.
En un avance significativo hacia la seguridad y la sustentabilidad en la ingeniería vial, investigadores de la Universidad de Drexel en Pensilvania, EE.UU., han desarrollado un cemento innovador que integra un material de cambio de fase para crear superficies auto-calentables capaces de derretir nieve y hielo sin la necesidad de sal o palas. Este material promete no solo facilitar la movilidad en regiones afectadas por intensas nevadas sino también preservar la integridad de las carreteras, reduciendo el impacto medioambiental y los costes asociados con el mantenimiento invernal.
Según datos del Departamento de Transporte de Estados Unidos (DOT), más del 70% de las carreteras se encuentran en regiones con presencia de nieve, donde la acumulación de esta y el hielo disminuye la fricción y la maniobrabilidad de los vehículos, incrementando el riesgo de accidentes. Además, el mantenimiento de estas vías durante el invierno, incluyendo la remoción de nieve y el uso de sal, representa un coste anual superior a los 2.300 millones de dólares, sin contar las reparaciones de daños infraestructurales provocados por el hielo.
El elemento clave de este cemento revolucionario es la parafina, un material de cambio de fase que libera calor al pasar de líquido a sólido ante descensos de temperatura. En estudios anteriores, la eficacia de este «cemento de cambio de fase» fue probada en laboratorio; sin embargo, la investigación actual valida su funcionamiento en condiciones reales. Los investigadores emplearon dos métodos para incorporar la parafina en losas de cemento, ya sea mediante agregados ligeros porosos impregnados con parafina líquida o a través de microcápsulas de parafina mezcladas directamente en el cemento.
Los experimentos, llevados a cabo al aire libre en el campus de la Universidad de Drexel desde diciembre de 2021, demostraron que el cemento con parafina mantiene temperaturas superficiales entre 5.6 °C y 12.8 °C durante hasta 10 horas en condiciones subcero, logrando derretir capas de nieve de hasta medio centímetro por hora. Este desempeño no solo subraya el potencial del cemento auto-calentable para mejorar la seguridad y eficiencia de las carreteras durante el invierno, sino también su capacidad para reducir ciclos de congelación y descongelación que afectan negativamente la integridad estructural del pavimento.
Aunque el estudio destaca la necesidad de más investigaciones para optimizar la tecnología y evaluar su efectividad a largo plazo, los resultados actuales indican una dirección prometedora hacia carreteras más seguras y menos perjudiciales para el medio ambiente. Sin embargo, persisten interrogantes sobre la sostenibilidad del uso de parafina, un derivado del petróleo, instando a la búsqueda de alternativas más ecológicas para el futuro de la ingeniería de materiales.
