tanque de hielo

Un tanque de hielo es una plataforma para maquetas de barcos cuyo propósito es proporcionar un entorno físico para simular la interacción de barcos, estructuras o el lecho marino con el hielo y el agua. Los tanques de hielo pueden tener la forma de un tanque de remolque o una plataforma de maniobras .

Muchos depósitos para maquetas de barcos sin refrigeración utilizan simulantes de hielo como parafina, yeso y mezclas de espuma o perlas de plástico. La limpieza y manipulación de estos simulantes suele ser engorrosa. Lo que diferencia un tanque de hielo de otros depósitos para maquetas de barcos es que cuenta con compartimentos diseñados específicamente para manipular este material con facilidad. El uso de un depósito refrigerado que contiene principalmente agua permite que la congelación y la descongelación sean un método práctico para la preparación y limpieza del hielo en las maquetas.

Las plataformas de simulación de barcos suelen recrear procesos a escala real en miniatura. Los barcos y las estructuras se reducen linealmente en tamaño y cúbicamente en masa, desplazamiento y volumen. El reto en la modelización del hielo reside en reducir correctamente las propiedades del hielo de interés para obtener una simulación precisa.

Al simular hielo, son importantes muchos factores y propiedades. El entorno real que se simula es fundamental. Por ejemplo, los trozos de hielo que fluyen y luego obstruyen un río en primavera se modelarían de forma muy diferente a un barco que atraviesa una capa de hielo ártica simulada. Otra diferencia sería la de un barco que atraviesa una zona de hielo suelto o hielo a la deriva.

Un factor importante en las pruebas de modelos de rompehielos es el efecto de las variaciones en la resistencia y el espesor del hielo. Por ejemplo: si se elige una escala de 1:30, el modelo del barco tendrá un tamaño de 1/30. El hielo utilizado también debe tener un espesor y una resistencia de 1/30.

Si se utilizara hielo de agua pura, el problema es que el hielo de agua pura no se ablanda.

Muchos tanques de hielo simulan el hielo mediante una mezcla compuesta principalmente de agua y aditivos químicos llamados dopantes, que son sustancias químicas que reducen la temperatura de fusión del hielo de agua pura. Los dopantes más comunes son la sal, el etanol , el etilenglicol y la urea .

Al utilizar una temperatura suficientemente fría, tanto el agua como el dopante se congelan juntos en solución, formando una capa de hielo. Esta capa de hielo impura es inherentemente más blanda que el hielo de agua pura, pero puede ser mucho más dura que la resistencia deseada. Una vez alcanzado el espesor deseado, la temperatura del aire se eleva hasta una temperatura de templado. A medida que aumenta la temperatura del hielo, los dopantes se liberan de la solución congelada y forman bolsas de salmuera líquida. Estas bolsas de salmuera se drenan lentamente de la capa de hielo, debilitándola. Si no se permite que la capa de hielo se vuelva a congelar, la resistencia del hielo continúa disminuyendo hasta alcanzar un valor asintótico. Elegir la escala de hielo correcta se convierte entonces en una cuestión de cuándo realizar la prueba. Este ablandamiento se conoce comúnmente como templado.

Los distintos simuladores de hielo modelan el hielo de forma diferente. Por ejemplo, la mayoría de los rompehielos se deslizan hacia arriba sobre el hielo y lo rompen hacia abajo por el peso del buque. En este caso, modelar correctamente la resistencia a la flexión descendente del hielo es fundamental. En el caso de puentes o estructuras marinas, la resistencia a la compresión o la resistencia a la flexión ascendente pueden ser de mayor interés. Los efectos del hielo en la propulsión de los buques a menudo requieren reducir la densidad del hielo modelado mediante la adición de cantidades controladas de gas o aire durante el proceso de congelación.