Cómo funcionan los fabricantes de nieve

Desde principios hasta mediados del siglo XX, la popularidad del deporte del esquí en la nieve se disparó. A medida que más y más gente descubrió el deporte y lo convirtió en una tradición anual, las pistas de esquí se convirtieron en negocios extremadamente rentables. Pero los propietarios de complejos turísticos tenían un gran problema: en su ámbito de trabajo, el éxito dependía completamente del tiempo. Si no nevaba, o no nevaba lo suficiente, tenían que cerrar todo hasta que el tiempo decidiera cooperar. En muchas partes del mundo, la temporada de esquí se limitó a uno o dos meses.

La solución, por supuesto, fue encontrar una manera de producir nieve cuando la necesitara, en caso de que la naturaleza no pudiera proporcionarla. El resultado fue un invento llamado pistola de nieve. Este dispositivo resultó útil incluso cuando abundaba la nieve natural porque dio a los propietarios de estaciones un mayor control sobre la consistencia de la capa superior de nieve, permitiéndoles crear mejores condiciones para esquiar. Hoy en día, las máquinas para fabricar nieve son un equipamiento estándar en la gran mayoría de las estaciones de esquí de todo el mundo. Han hecho posible que muchos complejos turísticos permanezcan abiertos cuatro meses o más al año, e incluso hay algunas pistas cubiertas que permanecen abiertas durante todo el año.

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En este artículo, veremos estos cañones de nieve para ver cómo funcionan, qué pueden hacer y cómo los usan los operadores para crear condiciones ideales para esquiar. Así, la próxima vez que vayas a esquiar, ¡sabrás exactamente de dónde viene toda esa nieve perfecta!

Una noción común es que la nieve hecha a máquina es artificial. En realidad, este no es el caso; en realidad, es lo mismo que cae del cielo, solo que es creado por una máquina y no por las condiciones climáticas. La máquina funciona de manera muy diferente a un sistema meteorológico, pero logra exactamente lo mismo. Para comprender cómo las máquinas producen nieve, es una buena idea observar primero cómo se produce la nieve de forma natural.

La nieve proviene del vapor de agua en la atmósfera. Las nubes se forman cuando el vapor de agua (agua en forma gaseosa) en la atmósfera se enfría hasta el punto de condensarse, es decir, cambia de gas a líquido o sólido. Las gotas de una nube son tan ligeras que el aire de la atmósfera las mantiene en el aire. Si las gotas son demasiado pesadas, caen en forma de precipitación. Si hace suficiente frío, este vapor de agua no se condensa en forma de gotas de agua líquida, sino en forma de pequeños cristales de hielo. En la mayor parte del mundo, la lluvia generalmente comienza como nieve pero se derrite a medida que cae a través de la atmósfera (hace mucho frío al nivel de las nubes, incluso en verano).

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Por extraño que parezca, el agua no se congela automáticamente a una "temperatura de congelación": 32 grados Fahrenheit/0 grados Celsius. Tienes que enfriar el agua pura a una temperatura mucho más baja (tan baja como -40 F/-40 C) para que pierda suficiente energía térmica para cambiar de forma. Sin embargo, normalmente el agua en una nube se congela alrededor de 32 F/0 C debido al trabajo de los nucleadores, pequeños trozos de material natural que ayudan a que las moléculas de agua se fusionen. Los nucleadores atraen moléculas de agua, lo que reduce su energía hasta el punto de formar cristales de hielo. Los nucleadores de los cristales de nieve son simplemente trozos de suciedad, bacterias y otros materiales que flotan en la atmósfera. El agua se condensa en el nucleador, que se convierte en el núcleo (el centro) del cristal de nieve.

A medida que el cristal de nieve se mueve alrededor de la nube, más partículas de agua se condensan sobre él y se congelan formando cristales. La colección de cristales individuales forma un copo de nieve. A medida que el copo de nieve se vuelve más pesado, cae hacia la tierra. Si hace suficiente frío en todo su recorrido, la escama aún estará congelada cuando llegue a la superficie.

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En la última sección vimos que la nieve se forma cuando el vapor de agua se condensa a temperaturas suficientemente frías, a menudo alrededor de un nucleador, y se convierte en un cristal de hielo. Entonces, lo principal que se necesita para fabricar nieve es agua y temperaturas frescas.

Ayuda al proceso si se mezcla un nucleador de algún tipo en el suministro de agua. El agua ya contendrá muchas cosas que pueden actuar como nucleadores, pero aumentar el recuento es una buena idea porque garantiza que se congelarán más gotas de agua antes de llegar al suelo. Uno de los nucleadores más utilizados es una proteína natural llamada Snomax que es especialmente buena para atraer moléculas de agua.

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El tipo tradicional de pistola de nieve produce gotas de agua combinando agua enfriada y aire comprimido. En una pista de esquí, notarás que estas pistolas están conectadas a dos mangueras diferentes que van a las estaciones de hidrantes de aire y agua, respectivamente. Los hidrantes están conectados a dos líneas diferentes que discurren bajo la nieve o incluso bajo tierra. Uno bombea agua de un lago, estanque o embalse y el otro bombea aire a alta presión desde un compresor de aire.

El aire comprimido cumple tres funciones principales:

Este último paso es una ventaja adicional del uso de aire comprimido. Cuando se comprime el aire, las diferentes partículas de aire se juntan estrechamente, lo que significa que no se mueven tanto. Cuando se libera aire, las partículas se dispersan y se mueven más libremente. Esto significa que las partículas utilizan más energía, absorben calor del área que las rodea y, por lo tanto, enfrían el aire alrededor de las gotas de agua.

Otro tipo común de máquina de nieve se llama pistola de nieve sin aire. Las pistolas de nieve sin aire utilizan boquillas simples (similares a las que se encuentran en las botellas rociadoras domésticas) para atomizar el agua en una fina niebla. Luego, un potente ventilador lanza las gotas de agua al aire. La principal ventaja de este diseño es que no es necesario conectar la pistola de nieve a un suministro de aire comprimido; solo hay que proporcionar agua y una fuente de energía. Algunos otros diseños de pistolas de nieve en realidad atomizan el agua únicamente con ventiladores de alta velocidad.

Se necesita mucha energía para cambiar el agua de líquido a sólido. Tienes que eliminar el calor de fusión del agua, la gran cantidad de energía térmica necesaria para convertir el hielo en agua líquida a 32 F (0 C). Si hace suficiente frío, las condiciones naturales exteriores serán suficientes para congelar el agua; pero si está solo un poco por debajo del punto de congelación, es posible que necesite componentes adicionales para ayudar en el proceso. Algunas máquinas de nieve tienen unidades de enfriamiento especiales para acelerar el proceso de congelación cuando las condiciones naturales no son lo suficientemente frías para realizar el trabajo.

Para que el agua tenga tiempo suficiente para congelarse antes de caer al suelo, muchos centros turísticos utilizan torres de cañón de nieve. Se trata simplemente de postes resistentes que elevan la pistola de nieve por encima de la pendiente. Otra ventaja de esta configuración es que los cañones de nieve pueden resultar menos molestos para los esquiadores. Y la nieve cae desde arriba, como sería natural.

En la mayoría de los centros turísticos, los trabajadores acumulan una gran pila de nieve hecha a máquina y luego la dispersan a lo largo del sendero con equipos quitanieves. Las aplanadoras de nieve no son más que tractores con orugas muy anchas que esparcen la nieve y la compactan para dejarla lisa. En las estaciones de esquí, el mantenimiento regular es una parte esencial del proceso de fabricación de nieve.

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Como hemos visto, la tarea principal de las máquinas productoras de nieve es realizar el trabajo de las nubes productoras de nieve que se producen naturalmente en la atmósfera. Sin embargo, estas máquinas no producen nieve bajo cualquier condición: es necesario tener el tipo de clima adecuado en el suelo, del mismo modo que se necesita el tipo de clima adecuado para que la nieve natural llegue a la tierra y luego se adhiera. Para saber cuándo hacer nieve y asegurarse de obtener el tipo correcto de nieve, las estaciones de esquí dependen de la experiencia de operadores experimentados de máquinas de nieve, comúnmente llamados fabricantes de nieve.

Entonces, ¿cómo determinan los fabricantes de nieve si las condiciones son las adecuadas? Resulta que necesitan mucha más información de la que pueden obtener de un termómetro común. Los termómetros estándar miden la temperatura de bulbo seco de la atmósfera; pero el factor más importante para las condiciones de la nieve es la temperatura del bulbo húmedo.

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La temperatura del bulbo húmedo es función de la temperatura del bulbo seco y de la humedad relativa, la cantidad de vapor de agua en el aire. El agua líquida o sólida se enfría evaporando parte del agua en forma de vapor de agua. Esto libera calor y, por tanto, reduce el nivel de energía en el agua. Cuando hay más vapor de agua en la atmósfera, el agua o la nieve no pueden evaporarse tanto porque el aire ya está saturado de agua en alto grado. En consecuencia, el agua se enfría más lentamente cuando la humedad es alta y más rápidamente cuando la humedad es baja.

Por este motivo, la humedad es un factor muy importante a la hora de determinar las condiciones de la nieve. Si el nivel de humedad es lo suficientemente bajo, puede nevar incluso cuando la temperatura de bulbo seco esté varios grados por encima del punto de congelación. Si la humedad relativa es del 100 por ciento, entonces la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de bulbo seco serán exactamente iguales. Pero incluso si ambos están a temperaturas bajo cero, es posible que llueva en lugar de nieve porque la saturación de aire ralentiza mucho el proceso de enfriamiento.

Si la temperatura es de alrededor de 30 F (menos 1 C), necesita una humedad relativa bastante baja (menos de aproximadamente el 40 por ciento) para buenas condiciones para producir nieve. Si la temperatura es inferior a -6,7 C (20 F), puedes producir nieve con bastante facilidad incluso si la humedad relativa es del 100 por ciento. Una temperatura en la adolescencia es ideal para hacer nieve.

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Hemos visto que la idea básica de los cañones de nieve es bastante simple. Sin embargo, hacer nieve puede ser un poco más complejo. La temperatura del bulbo húmedo debe ser lo suficientemente baja y los fabricantes de nieve deben equilibrar cuidadosamente los niveles de agua y aire para obtener los resultados deseados.

Hay todos los tipos diferentes de nieve. La principal diferencia entre los tipos de nieve es la cantidad de agua que retiene un determinado volumen de nieve. Los fabricantes de nieve suelen hablar de nieve seca y nieve húmeda. La nieve seca tiene una cantidad relativamente baja de agua, por lo que es muy ligera y polvorienta. Este tipo de nieve es excelente para esquiar porque los esquís se deslizan fácilmente sobre ella sin quedarse atrapados en el aguanieve.

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Pero en las pistas de esquí la nieve húmeda también juega un papel importante. Los propietarios de centros turísticos utilizan esta nieve más densa para aumentar el nivel de nieve en senderos muy transitados. Muchos centros turísticos aumentan la capa de nieve de esta manera una o dos veces al año y luego cubren regularmente los senderos con una capa de nieve seca durante todo el invierno. La nieve natural tiende a ser más seca y polvorienta que la nieve hecha a máquina, pero la mayoría de las pistas de esquí son una combinación de ambas.

La densidad o humedad de la nieve depende de la temperatura y la humedad exterior, así como del tamaño de las gotas de agua lanzadas por el arma. Los fabricantes de nieve tienen que ajustar las proporciones de agua y aire en sus cañones de nieve para obtener la consistencia de nieve perfecta para las condiciones climáticas exteriores. Dado que los niveles de temperatura y humedad varían considerablemente de un punto a otro en una pista de esquí, los fabricantes de nieve tienen que ajustar cada máquina en consecuencia.

Este proceso se ha vuelto un poco más fácil recientemente con la introducción de nueva tecnología. Muchas pistas de esquí ahora controlan sus cañones de nieve con un sistema informático central que está conectado a estaciones de lectura del tiempo en toda la pista. Las computadoras determinan la mejor mezcla de nieve y aire en función de la temperatura y la humedad relativa en un punto determinado. Por supuesto, estos sistemas no siempre consiguen la mezcla correcta, pero son una gran ayuda para hacer nieve.

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El mercado más extendido para las máquinas de fabricación de nieve es el de las estaciones de esquí. Pero la nieve artificial también tiene otros usos. Por ejemplo, las máquinas para fabricar nieve han desempeñado un papel importante en muchas producciones cinematográficas. Los productores de películas suelen tardar varios meses en rodar escenas que tienen lugar en el lapso de unos pocos días. Si la película se desarrolla en un escenario nevado, los decoradores del set deben conseguir la cantidad adecuada de nieve para cada día de rodaje. Dependiendo del clima, esto podría significar derretir nieve natural o agregar nieve hecha a máquina.

Otro uso de la nieve artificial es para probar equipos de aviones. Debido a que vuelan tan alto en la atmósfera, los aviones deben poder resistir en condiciones de mucho frío y mucha nieve. Las máquinas para fabricar nieve permiten a los diseñadores de aviones probar cómo reaccionará el equipo del avión ante estas condiciones.

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También existe un mercado de consumo para pequeñas máquinas de fabricación de nieve y servicios de nieve artificial. Algunos propietarios desembolsarán cientos de dólares para darle a su jardín y a su casa una atractiva capa de nieve para la temporada navideña, o simplemente para darles a los niños un regalo especial. Las personas que realmente aman un jardín nevado pueden invertir en una máquina personal para fabricar nieve. Estos modelos, que cuestan entre cientos y miles de dólares, se conectan a un compresor de aire de garaje o a una bomba de lavado a presión. Al igual que las máquinas para pistas de esquí, estos modelos utilizan mucha agua y mucha energía; pero son bastante fáciles de operar.

Para cubrir varias pistas de esquí con nieve artificial se necesita mucha agua. Según SMI Snow Makers, se necesitan alrededor de 75.000 galones (285.000 litros) de agua para crear una capa de nieve de 6 pulgadas (15 centímetros) que cubra un área de 200 x 200 pies (61 x 61 metros). ¡El sistema en una pista de esquí de buen tamaño puede convertir 5.000 galones (18.927 litros) de agua en nieve cada minuto! El líquido se bombea desde fuentes cercanas, como lagos y embalses.

SMI afirma que alrededor del 80 por ciento de esta agua termina regresando a su fuente original, lo que hace que el proceso sea bastante eficiente. Sin embargo, drenar demasiada agua de una sola vez de los embalses puede tener efectos adversos en la fauna marina que vive en ellos, por lo que los niveles de agua deben gestionarse con cuidado.

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Una preocupación ambiental importante y uno de los mayores gastos de un resort es el consumo de energía. Si una pendiente utiliza aire comprimido en sus cañones de nieve, tiene que proporcionar mucha energía para hacer funcionar las grandes bombas compresoras de aire. También necesita un sistema de bombeo para suministrar agua a los fabricantes de nieve. Estas bombas suelen funcionar con motores diésel, que expulsan un alto nivel de contaminación del aire.

Los complejos turísticos modernos han optado por instalar pistolas de ventilador sin aire para aumentar la eficiencia. Según Snow Valley Mountain Resort, estas máquinas consumen aproximadamente un 70 por ciento menos de energía en comparación con los diseños de compresores antiguos. Incluso con los avances tecnológicos, los fabricantes de nieve todavía requieren mucha más energía para realizar su trabajo que las nubes naturales. Vail Resorts, que opera 17 centros de esquí en todo Estados Unidos, estimó su consumo total de energía en 310.000 megavatios hora en 2019. Eso es el equivalente a unos 30.000 hogares estadounidenses. Para reducir los costos asociados, muchos destinos de esquí han recurrido a turbinas eólicas y paneles solares para producir energía de manera sostenible en el lugar.

Debido al coste que supone producir nieve, las estaciones de esquí tienen que desarrollar una buena estrategia sobre cuándo y dónde van a utilizar sus máquinas. Gran parte del trabajo que implica la fabricación de nieve consiste en equilibrar el coste de funcionamiento de las máquinas con los beneficios de ampliar la temporada de esquí. Los fabricantes de nieve eficientes se aseguran de no desperdiciar energía haciendo nieve donde no servirá de nada, y tienen mucho cuidado de producir nieve sólo cuando se queda.

Como hemos visto, los fabricantes de nieve tienen que tener en cuenta muchas variables para cubrir una pista con la nieve ideal para esquiar. La idea detrás de la nieve hecha a máquina es extremadamente simple; pero lograr que funcione de manera efectiva es toda una hazaña. Como dijo el encargado de nieve profesional Brenden Ryan a la revista Freeskier: "Muchos fabricantes de nieve describen el trabajo como una combinación desafiante de ciencia y arte: los elementos básicos son mediciones climáticas precisas y maquinaria costosa, pero se necesita instinto, improvisación y creatividad para lograrlo exactamente". bien."

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