La fabricación de nieve es la producción de nieve forzando agua y aire presurizado a través de un " cañón de nieve ", también conocido como " cañón de nieve ". La fabricación de nieve se utiliza principalmente en las estaciones de esquí para complementar la nieve natural. Esto permite a las estaciones de esquí mejorar la fiabilidad de su capa de nieve y ampliar sus temporadas de esquí desde finales de otoño hasta principios de primavera. Las pistas de esquí cubiertas utilizan la fabricación de nieve. Generalmente pueden hacerlo durante todo el año ya que tienen ambientes con clima controlado.
El uso de máquinas de fabricación de nieve se ha vuelto más común a medida que los patrones climáticos cambiantes y la popularidad de las estaciones de esquí cubiertas crean una demanda de nieve más allá de la que proporciona la naturaleza. Las máquinas de fabricación de nieve han solucionado la escasez de suministro de nieve; sin embargo, existen importantes costos ambientales asociados con la producción artificial de nieve.
Según la Agencia Europea de Medio Ambiente , la duración de las temporadas de nieve en el hemisferio norte ha disminuido cinco días cada década desde los años 1970, aumentando así la demanda de producción de nieve artificial. Algunas estaciones de esquí utilizan nieve artificial para extender sus temporadas de esquí y aumentar las nevadas naturales; sin embargo, hay algunos centros turísticos que dependen casi por completo de la producción de nieve artificial. [1] La nieve artificial se utilizó ampliamente en los Juegos Olímpicos de Invierno de 2014 en Sochi, los Juegos Olímpicos de Invierno de 2018 en Pyeongchang y los Juegos Olímpicos de Invierno de 2022 en Beijing para complementar las nevadas naturales y proporcionar las mejores condiciones posibles para la competencia. [2]
La producción de nieve requiere bajas temperaturas. La temperatura umbral para la fabricación de nieve aumenta a medida que disminuye la humedad. La temperatura de bulbo húmedo se utiliza como métrica ya que tiene en cuenta la temperatura del aire y la humedad relativa. La temperatura del bulbo siempre está por debajo de la temperatura exterior. Cuanto más húmedo es el aire, menos humedad puede absorber. Cuanto mayor es la humedad atmosférica, más frío debe hacer para que las pequeñas gotas de agua se conviertan en cristales de nieve.
Ejemplos:
Para iniciar un sistema de fabricación de nieve se requiere una temperatura de bulbo húmedo de -2,5 °C (27,5 °F). Si la humedad atmosférica es muy baja, este nivel se puede alcanzar a temperaturas ligeramente superiores a 0 °C (32 °F), pero si la humedad del aire es alta, se requieren temperaturas más frías. Las temperaturas cercanas al punto de congelación se denominan temperaturas límite o temperaturas límite. [3] Si la temperatura del bulbo húmedo desciende, se puede producir más nieve de forma más rápida y eficiente.
La fabricación de nieve es un proceso que consume mucha energía y tiene impactos ambientales, los cuales limitan inherentemente su uso.
Art Hunt, Dave Richey y Wayne Pierce inventaron el cañón de nieve en 1950, [4] [5] pero consiguieron una patente algún tiempo después. [6] En 1952, el Catskill Resort Hotel de Grossinger se convirtió en el primero del mundo en utilizar nieve artificial. [7] La fabricación de nieve comenzó a utilizarse ampliamente a principios de la década de 1970. Muchas estaciones de esquí dependen en gran medida de la producción de nieve.
La fabricación de nieve ha logrado una mayor eficiencia con una complejidad cada vez mayor. Tradicionalmente, la calidad de la fabricación de nieve dependía de la habilidad del operador del equipo. Hoy, [ ¿ cuándo? ] el control por computadora complementa esa habilidad con mayor precisión, de modo que una pistola de nieve funciona solo cuando la producción de nieve es óptima.
Las consideraciones clave en la producción de nieve son aumentar la eficiencia hídrica y energética y aumentar la ventana ambiental en la que se puede producir nieve.
Las plantas de fabricación de nieve requieren bombas de agua (y a veces compresores de aire cuando se utilizan lanzas) que son muy grandes y caras. La energía necesaria para producir nieve artificial es de aproximadamente 0,6 a 0,7 kW h/m 3 para las lanzas y de 1 a 2 kW h/m 3 para las pistolas de ventilador. La densidad de la nieve artificial está entre 400 y 500 kg/m 3 y el consumo de agua para producir nieve es aproximadamente igual a esa cifra. [8]
La fabricación de nieve comienza con un suministro de agua, como un río o un embalse. El agua se bombea a través de una tubería en la montaña utilizando bombas eléctricas muy grandes en una caseta de bombas. Esta agua se distribuye a través de una intrincada serie de válvulas y tuberías a cualquier sendero que requiera fabricación de nieve. La mayoría de los centros turísticos también añaden un agente nucleante para garantizar que la mayor cantidad de agua posible se congele y se convierta en nieve. Estos productos son materiales orgánicos o inorgánicos que facilitan que las moléculas de agua adopten la forma adecuada para congelarse en cristales de hielo . Los productos no son tóxicos y son biodegradables.
El siguiente paso en el proceso de fabricación de nieve es agregar aire mediante una planta de aire. Esta planta suele ser un edificio que contiene compresores de aire industriales eléctricos o diésel del tamaño de una furgoneta o un camión. Sin embargo, en algunos casos la compresión del aire se proporciona mediante compresores portátiles montados en remolques que funcionan con diésel y que se pueden agregar al sistema. Las pistolas de nieve Man tipo ventilador tienen compresores de aire eléctricos a bordo, lo que permite un funcionamiento más económico y compacto. Una zona de esquí puede tener las bombas de agua de alto rendimiento necesarias, pero no una bomba de aire. Los compresores a bordo son más baratos y sencillos que tener una sala de bombeo exclusiva. Generalmente, el aire se enfría y se elimina el exceso de humedad antes de expulsarlo de la planta. Algunos sistemas incluso enfrían el agua antes de que ingrese al sistema. Esto mejora el proceso de fabricación de nieve ya que cuanto menos calor hay en el aire y el agua, menos calor se debe disipar a la atmósfera para congelar el agua. Desde esta planta el aire sube por una tubería independiente siguiendo el mismo recorrido que la tubería de agua.
El agua a veces se mezcla con proteínas ina (activas para la nucleación del hielo) de la bacteria Pseudomonas syringae . Estas proteínas sirven como núcleos eficaces para iniciar la formación de cristales de hielo a temperaturas relativamente altas, de modo que las gotas se conviertan en hielo antes de caer al suelo. La propia bacteria utiliza estas proteínas para dañar las plantas. [9]
Los conductos que siguen los senderos están equipados con refugios que contienen hidrantes, energía eléctrica y, opcionalmente, líneas de comunicación montadas.
Mientras que los refugios para armas de fuego sólo requieren agua, electricidad y tal vez comunicación, los refugios para lanzas normalmente también necesitan hidrantes de aire. Los refugios híbridos permiten la máxima flexibilidad para conectar cada tipo de máquina de nieve, ya que tienen todos los suministros disponibles. La distancia típica para los refugios para lanzas es de 100 a 150 pies (30 a 46 m), para las pistolas de abanico, de 250 a 300 pies (76 a 91 m). De estos hidrantes 1+Se conectan mangueras resistentes a la presión de 1 ⁄ 2 a 2 pulgadas (38 a 51 mm) de manera similar a las mangueras contra incendios con cierres de leva a la máquina quitanieves.
La infraestructura para apoyar la fabricación de nieve puede tener un impacto ambiental negativo, alterando los niveles freáticos cerca de los embalses y el contenido de minerales y nutrientes del suelo debajo de la nieve. [10]
Hay muchas formas de pistolas para fabricar nieve; sin embargo, todos comparten el principio básico de combinar aire y agua para formar nieve. Para la mayoría de las armas, el tipo o "calidad" de la nieve se puede cambiar regulando la cantidad de agua en la mezcla. Para otros, el agua y el aire simplemente están encendidos o apagados y la calidad de la nieve está determinada por la temperatura y la humedad del aire.
En general existen tres tipos de pistolas de fabricación de nieve: pistolas mezcladoras internas, pistolas mezcladoras externas y pistolas de ventilador. Estos vienen en dos estilos principales de fabricantes: pistolas de aire y agua y pistolas de ventilador.
Una pistola de aire y agua se puede montar en una torre o en un soporte en el suelo. Utiliza agua y aire a mayor presión, mientras que una pistola de ventilador utiliza un potente ventilador axial para impulsar el chorro de agua a una gran distancia.
Un ventilador de nieve moderno suele constar de uno o más anillos de boquillas que inyectan agua en la corriente de aire del ventilador. Una boquilla separada o un pequeño grupo de boquillas se alimenta con una mezcla de agua y aire comprimido y produce los puntos de nucleación de los cristales de nieve. Las pequeñas gotas de agua y los diminutos cristales de hielo se mezclan y expulsan mediante un potente ventilador , después de lo cual se enfrían aún más mediante la evaporación del aire circundante a medida que caen al suelo. Los cristales de hielo actúan como semillas para hacer que las gotas de agua se congelen a 0 ° C (32 ° F ). Sin estos cristales el agua se sobreenfriaría en lugar de congelarse . Este método puede producir nieve cuando la temperatura de bulbo húmedo del aire es tan alta como -1 °C (30 °F). [11] [12] Cuanto más baja es la temperatura del aire, más y mejor nieve puede producir un cañón. Esta es una de las principales razones por las que los cañones de nieve suelen utilizarse durante la noche. La calidad de la mezcla de las corrientes de agua y aire y sus presiones relativas es crucial para la cantidad de nieve producida y su calidad.
Los cañones de nieve modernos están totalmente informatizados y pueden funcionar de forma autónoma o controlarse de forma remota desde una ubicación central. Los parámetros operativos son: hora de inicio y parada, calidad de la nieve, temperatura máxima de bulbo húmedo para operar, velocidad máxima del viento, orientación horizontal y vertical y ángulo de barrido (para cubrir un área más amplia o más estrecha). El ángulo de barrido y el área pueden seguir la dirección del viento.
Existen versiones más pequeñas de las máquinas de nieve que se encuentran en las estaciones de esquí, reducidas para funcionar con suministros de aire y agua de tamaño doméstico. Los quitanieves caseros reciben el suministro de agua de una manguera de jardín o de una lavadora a presión , lo que produce más nieve por hora. También existen planes para fabricar máquinas de hacer nieve hechas con accesorios sanitarios y boquillas especiales, o boquillas de lavado a presión. El aire presurizado normalmente se suministra desde compresores de aire estándar.
Los volúmenes de nieve producidos por los fabricantes de nieve domésticos dependen de la mezcla de aire y agua, la temperatura, las variaciones del viento, la capacidad de bombeo, el suministro de agua, el suministro de aire y otros factores. Usar una botella rociadora doméstica no funcionará a menos que las temperaturas estén muy por debajo del punto de congelación del agua.
Para la temporada de esquí 2009-2010, se estimó que alrededor del 88% de las estaciones de esquí pertenecientes a la Asociación Nacional de Áreas de Esquí utilizaban nieve artificial para complementar las nevadas naturales. [13] En los Alpes europeos, la proporción de pistas de esquí que pueden estar cubiertas por nieve artificial varía según los países (Alemania 25%, Francia 37%, Suiza 53%, Austria 70%, Italia 90%). [14] Desde 1985, las temperaturas agregadas promedio en los Estados Unidos contiguos durante los meses de noviembre a febrero han estado consistentemente por encima de las temperaturas promedio de los meses medidos entre 1901 y 2000. [15] Ver Figura 1. Tal tendencia limita y Fomenta el uso de nieve artificial. El aumento de las temperaturas provocará un mayor deshielo y una disminución de las nevadas, lo que obligará a las estaciones de esquí a depender más del uso de nieve artificial. Sin embargo, una vez que las temperaturas se acercan a los 6 °C (43 °F), la fabricación de nieve no es viable dada la tecnología actual. La imagen de la derecha, Foto 1, demuestra el uso de nieve artificial para complementar las nevadas naturales. La franja blanca que baja de la montaña es una pista de esquí que se ha abierto gracias al uso extensivo de la tecnología de fabricación de nieve.
A medida que el uso de nieve artificial se vuelve más común y eficiente, los desarrolladores pueden buscar construir nuevas estaciones de esquí o ampliar las existentes, como fue el caso de la estación de esquí Arizona Snowbowl . Una acción así podría causar una deforestación significativa, la pérdida de ecosistemas frágiles y raros y oposición cultural. Los elevados costes asociados a la producción de nieve artificial sirven como barrera de entrada para su uso. Se estimó que en 2008 costaba aproximadamente 131.000 dólares EE.UU. comprar un cañón de nieve y desarrollar la infraestructura necesaria. En total, se han invertido aproximadamente 61 millones de dólares en tecnología de fabricación de nieve en los Alpes franceses, 1.005 dólares en Austria y 415 dólares en Suiza. [16] Además, el 50% de los costes energéticos medios de una estación de esquí estadounidense se generan mediante la producción de nieve artificial. [13]
Las máquinas de fabricación de nieve permiten a las estaciones de esquí extender sus temporadas y sostener sus negocios en épocas de escasas nevadas. Con las tendencias climáticas cambiantes, las nevadas son cada vez más impredecibles, lo que pone en peligro el éxito económico de las estaciones de esquí. Entre 2008 y 2013, las estaciones de esquí y snowboard estadounidenses experimentaron ingresos anuales de alrededor de 3 mil millones de dólares. [17] Estos altos niveles de ingresos aumentan la demanda de cantidades predecibles y adecuadas de capa de nieve, que pueden lograrse mediante prácticas de fabricación artificial de nieve. Si bien el beneficio económico de las estaciones de esquí ha sido de alrededor de 3 mil millones de dólares en los últimos años (ver Figura 2), se estima que el valor económico adicional del turismo de invierno en los Estados Unidos ronda los 12,2 mil millones de dólares por año. [17] [13] Estos beneficios adicionales se presentan en forma de gasto en hoteles, restaurantes, gasolineras y otros negocios locales. Además, el turismo de invierno sustenta alrededor de 211.900 empleos en los Estados Unidos, lo que equivale a un total de aproximadamente 7 mil millones de dólares pagados en beneficios y salarios, 1.4 mil millones de dólares pagados en impuestos estatales y locales, y 1.7 mil millones de dólares pagados en impuestos federales. Los beneficios económicos de los deportes de nieve son grandes, pero también frágiles. Se estima que en años con menos nevadas, se produce una disminución de alrededor de mil millones de dólares en la actividad económica. [13]
La implementación y el uso de tecnologías de producción de nieve artificial requieren la realización de importantes proyectos de infraestructura. Estos proyectos resultan en alteraciones significativas de los ecosistemas locales. Un importante proyecto de infraestructura asociado con el uso de tecnología de fabricación de nieve artificial es el embalse de montaña. Muchos embalses de montaña son presas de terraplén que alimentan tuberías de agua subterránea y plantean importantes riesgos de seguridad para las poblaciones y ecosistemas cercanos. Además de los peligros que plantean los embalses y presas convencionales, los embalses de montaña están sujetos a una variedad de peligros específicos de las montañas. Estos peligros incluyen avalanchas, corrientes rápidas y deslizamientos de tierra. Aproximadamente el 20% de los embalses de montaña están construidos en lugares propensos a avalanchas, y alrededor del 50% son propensos a riesgos muy elevados. Además, los embalses de montaña expulsan agua muy rápidamente, provocando inundaciones masivas y poniendo en peligro significativamente la seguridad pública. La gravedad de estos peligros aumenta debido a su impacto potencial en poblaciones y propiedades más bajas. [18]
Las máquinas de fabricación de nieve necesitan generalmente entre 3.000 y 4.000 metros cúbicos de agua por hectárea de pendiente cubierta. [18] En consecuencia, se necesitan aproximadamente 106 galones (400 litros) de agua para producir un metro cúbico de nieve, y las máquinas de fabricación de nieve utilizan alrededor de 107 galones (405 litros) de agua por minuto. [16] [19] Una cantidad significativa de esta agua se pierde debido a la evaporación y, por lo tanto, no regresa al nivel freático. [20] [21] Además, se necesitan aproximadamente de 3,5 a 4,3 kWh de energía para producir un metro cúbico de nieve; sin embargo, esta cifra puede llegar a 14 kWh o tan solo 1 kWh por metro cúbico de nieve. [22] La fabricación de nieve representa aproximadamente el 50% de los costos energéticos promedio de una estación de esquí estadounidense, lo que equivale a unos 500.000 dólares. [13]
Las estaciones de esquí suelen utilizar agua mineralizada en la producción de nieve artificial, lo que tiene impactos adversos en los ecosistemas circundantes y los niveles freáticos. Los embalses de montaña suelen estar llenos de agua altamente mineralizada y la escorrentía de estos embalses afecta la composición mineral y química del agua subterránea, lo que a su vez contamina el agua potable. Además, los embalses de montaña no permiten que el agua se filtre nuevamente al suelo, por lo que el agua solo regresa al nivel freático a través de la escorrentía. [18]
Como resultado de los cambios en los patrones climáticos, la fabricación de nieve se ha convertido en una importante actividad generadora de ingresos debido a la escasez en el suministro de nieve natural. Sin embargo, plantea importantes amenazas ambientales que pueden servir para perpetuar el problema que en primer lugar resultó en una mayor demanda de nieve artificial.
La EPA pronostica que las temperaturas aumentarán entre 0,28 °C (0,5 °F) y 4,8 °C (8,6 °F) a nivel mundial, con un aumento probable de 1,5 °C (2,7 °F), y un aumento promedio de las temperaturas en los EE. UU. de entre 1,7 °C (3 °F) y 6,7 °C (12 °F) para 2100. Además, los científicos predicen que la capa de nieve en el hemisferio norte disminuirá en un 15% para finales de siglo, con una disminución de la capa de nieve y un acortamiento de las temporadas de nieve. al mismo tiempo. [23] Se ha proyectado que para la década de 2050, menos de la mitad de los 21 lugares utilizados históricamente para los Juegos Olímpicos y Paralímpicos de Invierno (hasta Beijing 2022) todavía tendrían condiciones climáticas confiables. [24] Estos cambios previstos en los patrones de temperatura y nevadas inducirán a las estaciones de esquí a depender más de la nieve artificial, que utiliza cantidades significativas de agua y electricidad. Como resultado, las estaciones de esquí contribuirán aún más a la producción de gases de efecto invernadero y al problema de la escasez de agua .
Además de los impactos ambientales a largo plazo, la producción de nieve artificial plantea desafíos ambientales inmediatos. La nieve artificial tarda entre dos y tres semanas más en derretirse que la nieve natural. Como tal, el uso de nieve artificial introduce nuevas amenazas y desafíos para la flora y fauna local. Además, el alto contenido de minerales y nutrientes del agua utilizada para producir nieve artificial cambia la composición del suelo, lo que a su vez afecta a las plantas que pueden crecer. [20]
Además de los efectos directos de la producción de nieve artificial, las prácticas de fabricación de nieve provocan varios efectos secundarios.
Las externalidades positivas resultantes de la producción de nieve artificial incluyen impactos positivos en las economías locales, mayores oportunidades para la actividad física y mejores condiciones de competencia. Además, la producción de nieve artificial permite a las estaciones de esquí extender el tiempo de funcionamiento, aumentando así las oportunidades para que las personas participen en actividades físicas al aire libre. [25] Por último, la composición de la nieve producida con cañones de nieve difiere de la de la nieve natural y, como tal, proporciona mejores condiciones para las competiciones de deportes de invierno. [2] Los profesionales suelen preferirlo por ser rápido y con "gran agarre", pero también aumenta el miedo a caer sobre él. [26] [27]
Las externalidades negativas más visibles resultantes de la fabricación de nieve son los impactos ambientales adversos. Sin embargo, además de los impactos ambientales, la producción de nieve artificial genera importantes externalidades culturales y sociales negativas. Tales externalidades incluyen cuestiones relacionadas con el uso y los derechos sobre la tierra. Muchas estaciones de esquí alquilan montañas y pistas al Servicio Forestal de EE. UU ., lo que plantea interrogantes sobre cómo se puede y debe utilizar la tierra y quién debe ser el árbitro para determinar los usos apropiados.
Un ejemplo específico de externalidad cultural negativa es la controversia en torno al uso de nieve artificial en Arizona Snowbowl , una estación de esquí en el norte de Arizona. Arizona Snowbowl está situado en los picos de San Francisco, que son uno de los sitios más sagrados para varias tribus nativas americanas en el área de Four Corners, incluida la Nación Navajo . En 2004, Arizona Snowbowl alquilaba sus pistas al Servicio Forestal de EE. UU. y buscaba construir nuevas pistas de esquí y aumentar la producción de nieve artificial. El proyecto propuesto implicaría la tala de aproximadamente 74 acres (30 ha) de bosque, el uso de agua recuperada para producir nieve artificial, la construcción de un estanque de tres acres para el agua recuperada y la instalación de una tubería subterránea. Un grupo de demandantes formado por miembros de seis tribus nativas americanas y varias otras organizaciones presentaron una demanda contra el Servicio Forestal de Estados Unidos y Arizona Snowbowl. Los demandantes alegaron que emprender un proyecto de este tipo alteraría y dañaría significativamente la naturaleza cultural y espiritual de la montaña. Esta impugnación legal finalmente fracasó en 2009. [28]
En sueco, la frase "cañón de nieve" (Snökanon) se utiliza para designar el fenómeno meteorológico de nieve con efecto de lago . Por ejemplo, si en enero el mar Báltico aún no está helado, los vientos fríos de Siberia pueden provocar importantes nevadas.
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Medios relacionados con el cañón de nieve en Wikimedia Commons