La Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos (NASA) está aprovechando su experiencia y mejorando sus instalaciones de prueba para ayudar a enfrentar un riesgo poco frecuente, pero persistente, para la aviación: la formación de hielo que ocurre cuando las aeronaves encuentran gotas de agua inusualmente grandes y muy frías dentro de las nubes.
Este fenómeno, conocido como “formación de hielo por gotas grandes sobreenfriadas” (SLD), ocurre cuando las aeronaves atraviesan nubes que contienen gotas de agua de gran tamaño y temperaturas muy bajas, pero que permanecen en estado líquido. Cuando un avión entra en contacto con estas gotas, pueden congelarse rápidamente sobre superficies que no cuentan con protección contra la acumulación de hielo.
Mediante una serie de pruebas realizadas en el Túnel de Investigación de Formación de Hielo (IRT), ubicado en el Centro de Investigación Glenn, en Cleveland, investigadores de la NASA están ayudando a la industria aeronáutica estadounidense a comprender mejor este fenómeno.
El agua sobreenfriada es común en las nubes. Las gotas pueden alcanzar temperaturas inferiores a los 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius) sin congelarse, a menos que entren en contacto con polvo u otras partículas diminutas alrededor de las cuales puedan cristalizarse.
Las aeronaves están diseñadas para enfrentar condiciones habituales de formación de hielo, en las que las gotas tienen diámetros de entre 2 y 100 micrómetros. Como referencia, un cabello humano tiene aproximadamente 70 micrómetros de grosor.
Sin embargo, en situaciones menos frecuentes, las nubes pueden contener gotas grandes sobreenfriadas de hasta 2,000 micrómetros de diámetro. Estas gotas también pueden encontrarse a nivel del suelo durante episodios de lluvia engelante.
Debido a su mayor tamaño, estas gotas pueden impactar o salpicar zonas más alejadas de los bordes de ataque de las aeronaves, incluidas superficies situadas detrás de los sistemas convencionales de protección contra el hielo.
La industria aeronáutica utiliza herramientas de ingeniería para diseñar sus aeronaves. Aunque las herramientas actuales funcionan adecuadamente para representar las condiciones habituales de las nubes, los ingenieros aún tienen dudas sobre su capacidad para reproducir con precisión los fenómenos físicos asociados con las gotas grandes sobreenfriadas.
Para responder a estas interrogantes, la NASA trabaja en mejorar los equipos utilizados para generar y medir nubes experimentales durante las pruebas realizadas en el Túnel de Investigación de Formación de Hielo.
Los investigadores de la NASA han experimentado con nuevas sondas que permiten calibrar el tamaño de las gotas presentes en las nubes generadas dentro del túnel. Estos instrumentos pueden detectar gotas de más de 45 micrómetros y analizar sus dimensiones en tiempo real.
La NASA comparará estos resultados con los obtenidos mediante un procedimiento más laborioso, que consiste en procesar posteriormente los datos de imágenes de las gotas captadas dentro del túnel.
Posteriormente, los resultados se combinarán con los de otra sonda diseñada para medir gotas de menos de 45 micrómetros. De esta manera, los investigadores podrán conocer el espectro completo de tamaños de las gotas presentes en las nubes experimentales.
La campaña de pruebas representa un avance importante para el proyecto Demostrador de Vuelo Subsónico (SFD), que forma parte de la Dirección de Misiones de Investigación y Tecnología de la NASA.
El análisis detallado de los datos recopilados continúa en desarrollo y, una vez concluido, el equipo del proyecto de la NASA compartirá los resultados con la comunidad aeroespacial en general.
