La tecnología de tubos de calor para permafrost se ha aplicado ampliamente en proyectos de ingeniería en regiones frías de todo el mundo desde mediados del siglo XX, sirviendo como una solución efectiva a problemas como el asentamiento por deshielo y la inestabilidad de los cimientos en terrenos permanentemente congelados. La aplicación más temprana y representativa es el Oleoducto Trans-Alaska, que se extiende por más de 1.200 kilómetros. A lo largo de esta ruta, se instalaron aproximadamente 112.000 tubos de calor de acero al carbono y amoníaco para evitar que el calor de la tubería se transfiriera al suelo, evitando así el deshielo del permafrost y el hundimiento de los cimientos. Las pruebas operativas han demostrado que estos tubos de calor pueden reducir rápidamente la temperatura de las paredes de los pilotes y del permafrost a profundidades de hasta seis metros, manteniéndolo por debajo de 0 °C incluso durante el verano, lo que garantiza la estabilidad a largo plazo de la tubería.

El principio de funcionamiento es el siguiente: durante las estaciones frías, el calor del suelo se transfiere a través del tubo de calor al aire, enfriando y congelando el suelo para mejorar la estabilidad de los cimientos. En las estaciones cálidas, el tubo de calor deja de funcionar automáticamente, evitando que el calor fluya de regreso y preservando el efecto de "almacenamiento en frío". Típicamente, estos tubos de calor utilizan una configuración de acero al carbono/amoníaco, ya que el amoníaco exhibe propiedades termofísicas favorables a bajas temperaturas y es químicamente compatible con el acero al carbono. Un diseño común presenta un diámetro de 89 mm, un espesor de pared de 6 mm, una longitud total de 7 m y una profundidad de enterramiento de 5 m, con secciones de condensador aleteadas para mejorar la disipación del calor. Los pasos clave de fabricación incluyen garantizar la pureza del amoníaco, la protección contra la corrosión, la preparación al vacío y las pruebas de rendimiento térmico. Más allá de los ferrocarriles, esta tecnología también es aplicable a carreteras, puentes y torres de transmisión en regiones de permafrost. Los métodos de investigación incluyen el monitoreo de la temperatura en el campo y la simulación numérica, utilizando modelos térmicos de estado inestable para predecir las variaciones del campo de temperatura del suelo, optimizar el diseño de los tubos de calor y mejorar la estabilidad y seguridad a largo plazo de la infraestructura en áreas de permafrost.