La formación de hielo es el proceso de formación de hielo en las superficies de varios objetos, edificios, máquinas, etc. a bajas temperaturas. Puede causar daños a los objetos correspondientes, causar su inestabilidad. Los pedazos de hielo que se rompen y caen representan una amenaza para las personas que se encuentran en los alrededores.
Un grave peligro es la formación de hielo en embarcaciones fluviales y marítimas, así como en aeronaves; ha habido catástrofes provocadas por este fenómeno.
En climas alternos, cuando se forma hielo en los edificios, el proceso de formación de carámbanos se lleva a cabo activamente . Hoy en día, el único método eficaz para combatir la formación de escarcha en el techo y en las bajantes , que es el más utilizado en el mundo, es el sistema antihielo por cable (CPO). Se basa en cables calefactores especiales (con una potencia de aproximadamente 50 kW ) , que se colocan a lo largo de los bordes del techo en canaletas y canalones y en todos los lugares donde se puede formar escarcha .
La formación de hielo en los barcos es un flagelo de la navegación en latitudes altas ya veces templadas . Para Rusia, este problema, por razones geográficas, es extremadamente relevante.
La formación de hielo ocurre cuando la temperatura del aire está por debajo de cero, cuando el agua ingresa al costado, la cubierta y las estructuras superiores del barco. Esto puede ocurrir durante mar gruesa o cuando se producen precipitaciones en forma de lluvia. En el primer caso, la formación de hielo comienza "desde abajo" y se extiende hacia arriba, en el segundo, viceversa.
La formación de hielo provoca una elevación del centro de gravedad del buque (lo que afecta negativamente a su estabilidad), reduce el margen de flotabilidad, daña el aparejo y la caída de hielo de los mástiles supone un peligro para la tripulación y los pasajeros. Además, la formación de hielo generalmente ocurre de manera desigual sobre la superficie; como resultado, aparece un asiento excesivo en la proa o la popa y un balanceo en cualquier lado.
A veces, la formación de hielo provoca el naufragio y la pérdida de barcos, especialmente de pequeños arrastreros.
Descongelar y liberar el barco del hielo (astillado) son medidas necesarias para salvar el barco. Como regla general, toda la tripulación, excepto los que están de servicio, participa en tales eventos. Una medida para evitar la formación de hielo es cubrir el recipiente con anticongelante, que se aplica a la superficie con cepillos o un spray.
La velocidad de crecimiento del hielo puede alcanzar los 35-40 mm por hora, especialmente con viento en contra.
Cuando se vuela en una atmósfera que contiene gotas de agua sobreenfriada (es decir, agua en fase líquida a una temperatura negativa), se forma activamente hielo (en la mayoría de los casos) en las superficies de la aeronave . Al chocar con las superficies frontales de las unidades de aeronaves, las gotas de agua sobreenfriada se cristalizan rápidamente , formando crecimientos de hielo de varias formas y tamaños.
En condiciones de formación de hielo, se forma hielo en las superficies frontales de las alas , elevadores y timones, en hélices , tomas de aire , cristales de luces , sensores de vuelo e instrumentos de navegación en el flujo y cúpulas de antena .
La experiencia en la operación de equipos de aviación demuestra que la formación de hielo, junto con la turbulencia atmosférica, las descargas eléctricas y la posibilidad de colisión con aves, es uno de los efectos más peligrosos del medio natural, que afecta significativamente la seguridad de los vuelos. Las estadísticas sobre la frecuencia de eventos de formación de hielo en aeronaves para varias regiones geográficas de la Tierra muestran que si bien la posibilidad de formación de hielo se observa en un amplio rango de temperaturas negativas, la mayor probabilidad existe cuando se vuela en el rango de temperatura de -5 °C a -10 °C. °C y humedad superior al 85%. Fuera de este intervalo, la probabilidad de formación de hielo disminuye rápidamente [2] .
Las tomas de aire y los conductos de admisión de los motores de los aviones pueden congelarse incluso a temperaturas positivas (hasta +10 °C). Esto se debe al hecho de que el aire que se mueve en los canales de entrada de aire se enfría durante la expansión adiabática y la humedad que contiene se condensa y se congela. Se conocen casos de formación de hielo en tomas de aire supersónicas .
Otro caso en el que se puede producir formación de hielo a temperaturas positivas de hasta +15 °C es el denominado "engelamiento del combustible" [3] . Ocurre cuando un avión regresa a la atmósfera inferior cálida y húmeda después de un largo vuelo a gran altura, donde las temperaturas pueden alcanzar los -50°C [4] . En este caso, el combustible en los tanques del ala juega el papel de una especie de acumulador de frío , y la humedad que llega al ala se congela para formar hielo transparente.
Para reducir la formación de hielo, todas las partes de las estructuras de las aeronaves se fabrican de tal forma que tengan una resistencia mínima . En vuelo, la formación de hielo se elimina principalmente calentando superficies críticas con corriente eléctrica o aire caliente de los motores .
En 1967, se desarrolló el dispositivo de impulsos eléctricos EIPOS para combatir la acumulación de hielo en los aviones [5] . Genera un impulso eléctrico que, al atravesar el revestimiento de la aeronave, asegura la liberación de hielo.
La intensidad de la formación de hielo es la tasa de aumento del espesor de la capa de hielo en la superficie de un avión, medida en milímetros por minuto. Se llama formación de hielo si la tasa de deposición de hielo en el borde de ataque del ala es: