A fabricação de neve é a produção de neve através de um “canhão de neve” usando água e ar pressurizado. A produção de neve é usada principalmente em estações de esqui para complementar a neve natural. Isso permite que as estâncias de esqui melhorem a fiabilidade de suas coberturas de neve e estendam as suas temporadas de esqui do final do outono ao início da primavera. Pistas de esqui internas utilizam a produção de neve, podendo geralmente fazê-lo durante o ano todo, por conta de seus ambientes internos climatizados.
O uso de máquinas de produção de neve tornou-se mais comum à medida que as mudanças nos padrões climáticos e a popularidade dos resorts de esqui indoor criam uma demanda por neve além daquela fornecida pela natureza. As máquinas de produção de neve têm atendido à escassez no fornecimento de neve; no entanto, existem custos ambientais significativos associados à produção artificial de neve.
De acordo com a Agência Europeia do Ambiente, a duração das temporadas de neve no hemisfério norte diminuiu cinco dias a cada década desde os anos 1970, aumentando assim a demanda pela produção de neve artificial. Alguns resorts de esqui utilizam neve artificial para prolongar suas temporadas de esqui e complementar a neve natural; no entanto, há resorts que dependem quase inteiramente da produção de neve artificial. A neve artificial foi amplamente utilizada nas Olimpíadas de Inverno de 2014 em Sochi, nas Olimpíadas de Inverno de 2018 em Pyeongchang e nas Olimpíadas de Inverno de 2022 em Pequim para suplementar a neve natural e proporcionar as melhores condições possíveis para a competição.
A produção de neve requer temperaturas baixas. A temperatura limite para a produção de neve aumenta à medida que a umidade diminui. A técnica da temperatura de bulbo úmido é usada como métrica, pois leva em conta a temperatura do ar e a umidade relativa. A temperatura do bulbo deve ser sempre inferior à temperatura externa. Quanto mais úmido o ar, menos umidade ele pode absorver. Quanto maior a umidade atmosférica, mais frio deve estar para transformar as pequenas gotas de água em cristais de neve.
Exemplos:
0 ºC de temperatura seca e uma umidade de 90% correspondem a uma temperatura de bulbo úmido de -0,6 ºC. 0 ºC de temperatura seca e uma umidade de 30% correspondem a uma temperatura de bulbo úmido de -4,3 ºC. 2 ºC de temperatura seca e uma umidade de 90% correspondem a uma temperatura de bulbo úmido de 1,5 ºC. 2 ºC de temperatura seca e uma umidade de 30% correspondem a uma temperatura de bulbo úmido de -2,8 ºC.
Para iniciar um sistema de produção de neve, é necessária uma temperatura de bulbo úmido de −2,5 °C. Se a umidade atmosférica estiver muito baixa, esse nível pode ser alcançado em temperaturas ligeiramente acima de 0 °C, mas se a umidade do ar estiver alta, são necessárias temperaturas mais frias. Temperaturas em torno do ponto de congelamento são chamadas de temperaturas limite. Se a temperatura do bulbo úmido cair, mais neve poderá ser produzida de forma mais rápida e eficiente.
A produção de neve é um processo que consome muita energia e tem impactos ambientais, os quais intrinsicamente limitam a sua utilização.
História Os inventores americanos Art Hunt, Dave Richey e Wayne Pierce conceberam o canhão de neve em 1950, mas garantiram sua patente algum tempo depois. Em 1952, o Grossinger's Catskill Resort Hotel tornou-se o primeiro no mundo a usar neve artificial.On This Day: March 25, BBC News, accessed December 20, 2006. "The first artificial snow was made two years later, in 1952, at Grossinger's resort in New York, USA. " A produção de neve começou a ser usada extensivamente no início dos anos 1970. Muitas estações de esqui dependem fortemente da produção de neve.
A produção de neve alcançou uma maior eficiência com o melhoria da tecnologia. Tradicionalmente, a qualidade da produção de neve dependia da habilidade do operador do equipamento. Hoje, o controle do computador complementa essa habilidade com maior precisão, de modo que um canhão de neve funciona apenas quando as circunstâncias para a produção de neve são ideais.
Operação miniaturadaimagem| Gráfico da temperatura do ar em relação à umidade relativa: se as condições estiverem abaixo da curva, pode se fabricar neve Os principais fatores para se levar em consideração na produção de neve são o aumento da eficiência hídrica, energética e da janela ambiental em que a neve pode ser produzida.
Máquinas de fabricação de neve artificial requerem bombas de água – e, às vezes, compressores de ar ao usar lança-neve – que são ambos muito grandes e caros. A energia necessária para produzir neve artificial é de cerca de 0,6–0,7 kWh/m³ para lança-neve e 1–2 kWh/m³ para canhões de neve. A densidade da neve artificial está entre 400 e 500 kg/m³ e o consumo de água para produzir neve é aproximadamente igual a esse número.
A produção de neve começa com o abastecimento de água, como em um rio ou reservatório. A água é bombeada por uma rede de tubulações na montanha usando grandes bombas elétricas a partir de uma casa de bombas. Essa água é distribuída através de uma complexa série de válvulas e canos em direção a qualquer pista que exija neve. A maioria dos resorts também adiciona um agente nucleante para garantir que o máximo de água possível congele e se transforme em neve. Esses produtos são materiais orgânicos ou inorgânicos que facilitam às moléculas de água a formação adequada para congelar em cristais de gelo. Os produtos não são tóxicos e são biodegradáveis. miniaturadaimagem| Conjunto de casa de bombas e usina de compressão de ar O próximo passo no processo de fabricação de neve é adicionar ar usando uma usina de ar. Essa usina é frequentemente uma construção que contém compressores de ar industriais elétricos ou a diesel, podendo chegar ao tamanho de uma van ou um caminhão. No entanto, em algumas situações, a compressão de ar é fornecida por compressores portáteis montados em trailers movidos a diesel, que podem ser adicionados ao sistema. Muitos canhões de neve do tipo ventilador têm compressores de ar elétricos integrados, o que permite uma operação mais barata e compacta. Uma área de esqui pode ter as bombas de água de alta potência necessárias, mas não uma bomba de ar. Compressores integrados são mais baratos e mais fáceis do que ter uma casa de bombas dedicada. O ar geralmente é resfriado e a umidade excessiva é removida antes de ser enviado para fora da usina. Alguns sistemas até resfriam a água antes de ela entrar no sistema. Isso melhora o processo de fabricação de neve, pois quanto menos calor no ar e na água, menos calor deve ser dissipado para a atmosfera para congelar a água. Dessa usina, o ar viaja por um encanamento separado, seguindo o mesmo caminho que o encanamento de água.
Proteínas ativas em nucleação de gelo A água às vezes é misturada com compostos ina (do inglês, ice nucleation-active; ativos em nucleação de gelo), como a bactéria Pseudomonas syringae . Estas proteínas servem como núcleos eficazes em iniciar a formação de cristais de gelo a temperaturas relativamente altas, de modo que as gotículas se transformem em gelo antes de caírem no solo. A própria bactéria usa essas proteínas naturalmente para consumir plantas.
Infraestrutura miniaturadaimagem| Diagrama da tubulação Tubulações acompanham as pistas e são equipadas com abrigos contendo hidrantes, energia elétrica e, ocasionalmente, linhas de comunicação.
Enquanto os abrigos para os canhões de neve necessitam apenas de água, energia e por vezes de comunicação, os abrigos para lança-neves geralmente precisam de hidrantes. Abrigos híbridos permitem flexibilidade máxima para conectar cada tipo de máquina de neve, pois têm todos os suprimentos disponíveis. A distância típica para abrigos de lança-neve é de 30 a 46 metros e para canhões-ventilador 76 a 91 metros. A partir desses hidrantes, mangueiras resistentes à pressão de 38 a 51 mm são conectadas, semelhantes às mangueiras de incêndio, com acoplamentos tipo camlock à máquina de neve.
A infraestrutura de apoio à produção de neve pode ter um impacto ambiental negativo, afetando lençóis freáticos vizinhos aos reservatórios e também a composição mineral do solo sob a própria neve.
Canhões de Neve
Existem muitos tipos de canhões para produzir neve; no entanto, todos partilham o mesmo princípio básico de combinar ar e água para a formação de neve. Para a maioria dos canhões, o tipo ou “qualidade” da neve pode ser alterado regulando a quantidade de água na mistura. Para outros, a água e o ar são simplesmente componentes e a qualidade da neve é determinada pela temperatura e umidade do ar.
Em geral, existem três tipos de canhões de neve: canhão de mistura interna, de mistura externa e canhão-ventilador. Eles vêm em dois estilos principais de fabricação: canhões de ar e água e canhões ventilados.
Um canhão de ar e água pode ser montado em uma área elevada ou em um suporte no solo. Ele usa água e ar com maior pressão, enquanto um canhão ventilado usa um poderoso ventilador axial para impulsionar o jato de água a uma grande distância. miniaturadaimagem| Canhão de neve em operação Um canhão de neve moderno geralmente consiste em um ou mais anéis de tubeiras que injetam água na corrente de ar do ventilador. Um bocal separado ou um pequeno grupo de bocais é alimentado com uma mistura de água e ar comprimido e produz os pontos de nucleação dos cristais de neve. Pequenas gotas de água e minúsculos cristais de gelo são então misturados e expelidos por um poderoso ventilador, quando são resfriados ainda mais por meio da evaporação no ar circundante à medida que caem no solo. Os cristais de gelo atuam como sementes para fazer com que as gotas de água congelem a 0 °C. Sem estes cristais a água iria super-resfriar ao invés de congelar . Este método pode produzir neve quando a temperatura de bulbo úmido do ar chega a -1 ºC. Quanto mais baixa for a temperatura do ar, mais e melhor neve um canhão pode produzir. Esta é uma das principais razões pelas quais os canhões de neve geralmente operam à noite. A qualidade da mistura das correntes de água e ar e as suas pressões relativas são cruciais para a quantidade de neve produzida e a sua qualidade.
Os canhões de neve modernos são totalmente informatizados e podem operar tanto de forma autônoma quanto ser controlados remotamente a partir de uma central de operações. Os parâmetros operacionais incluem: horário de início e parada, qualidade da neve, temperatura máxima de operação do bulbo úmido, velocidade máxima do vento, orientação horizontal e vertical e ângulo de varredura (para cobrir uma área mais ampla ou mais estreita). O ângulo de varredura e a área podem seguir a direção do vento.
Canhões de mistura interna possuem uma câmara onde a água e o ar são misturados e forçados através de jatos ou buracos e caem no chão como neve. Essas máquinas normalmente ficam próximas ao solo em uma estrutura ou tripé e requerem muito ar para compensar o curto tempo de suspensão (tempo em que a água está no ar). Alguns exemplares mais novos são construídos em forma de torre e usam muito menos ar devido a um maior tempo de espera. O volume do fluxo de água determina o tipo de neve a ser produzida e é controlada por uma válvula de água ajustável.