Neige artificielle

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La neige artificielle est constituée de petites particules de glace qui sont utilisées pour augmenter la quantité de neige disponible pour les sports d'hiver comme le ski ou le snowboard. Il est produit par une machine qui utilise une pompe à haute pression pour pulvériser un brouillard d'eau dans l'air froid. Les gouttelettes d'eau cristallisent ensuite pour former de la fausse neige. Les premières machines à succès commercial ont été développées dans les années 1950 et des améliorations technologiques ont été régulièrement introduites. Avec l'augmentation de la popularité des sports d'hiver, le marché de la neige artificielle devrait afficher une croissance significative.

Contexte

Les machines qui produisent de la neige artificielle sont conçues pour imiter la façon dont la neige naturelle est fabriquée. Dans la nature, les flocons de neige se forment lorsque la température descend en dessous de 32 °F (0 °C). L'eau atmosphérique se condense alors sur les particules dans l'air et se cristallise. Cette action produit des flocons de neige qui ont une variété de tailles et de formes.

Dans une machine à neige, l'eau est d'abord mélangée à un matériau de nucléation. Il est ensuite pressurisé et forcé à travers une buse de pulvérisation. Cela brise l'eau en un brouillard, qui est ensuite injecté d'air comprimé pour la briser encore plus. À sa sortie de la machine à neige, la brume se cristallise sur le nucléateur et se transforme en minuscules particules de glace ressemblant à de la neige. Selon la qualité de la machine à neige, la neige artificielle peut être aussi bonne que la neige naturelle.

Historique

Bien que des preuves archéologiques suggèrent que les humains ont skié pour la première fois il y a environ 4 000 ans, l'intérêt pour cette activité en tant que sport n'a commencé qu'au milieu du XIXe siècle. En 1883, le premier concours international a eu lieu en Norvège. Le sport s'est rapidement étendu au reste de l'Europe et de l'Amérique. À mesure que la popularité du ski augmentait, le besoin d'un appareil capable de fournir de la neige lorsqu'elle n'était pas naturellement disponible s'est accru. Ce besoin a conduit au développement des premières machines à neige artificielle.

L'une des premières machines a été brevetée au début des années 1900. Bien qu'elle soit fonctionnelle, cette machine était grossière et peu fiable. Des améliorations constantes de la conception ont conduit au développement d'une machine à neige à air comprimé dans les années 1950. Cette machine fonctionnait en utilisant de l'air comprimé pour forcer l'eau à travers une buse. La buse briserait l'eau en gouttelettes plus petites, qui se cristalliseraient par la suite. L'appareil Pierce, du nom de son inventeur, était suffisamment efficace pour que la plupart des stations de ski l'utilisent. Cependant, il avait ses inconvénients, notamment, la buse avait tendance à se boucher et nécessitait une très grande quantité d'air comprimé. Cela rendait le fonctionnement coûteux. De plus, la machine était assez bruyante et la neige qu'elle produisait avait tendance à être plus humide et plus glaciale.

Au cours des années 1970, une variété de nouvelles innovations ont été introduites dans les machines qui ont amélioré la qualité et la méthode de production de neige artificielle. Une amélioration a été l'ajout d'une base rotative et d'un ventilateur. Le ventilateur soufflait la neige nouvellement créée plus loin de la machine que l'air comprimé seul et la base rotative permettait de changer la direction de la neige. Cela a permis de couvrir une zone beaucoup plus grande avec une seule machine. Une autre amélioration a été l'introduction d'une machine à ventilateur canalisé. Ces machines étaient portables, ce qui permettait de les utiliser partout sur la piste de ski. Ils étaient supérieurs aux machines à air comprimé car ils étaient nettement plus silencieux et moins coûteux à utiliser.

En 1975, un agent de nucléation a été découvert par Steve Lindow, un étudiant diplômé de l'Université du Wisconsin. En étudiant une méthode pour protéger les plantes des dommages causés par le gel, il a découvert une protéine qui attire les molécules d'eau et les aide à former des cristaux. On s'est vite rendu compte que ce serait un matériau utile pour faire de la neige artificielle. Le matériau était alors une marque déposée et est maintenant vendu sous le nom commercial Snomax.

Au fur et à mesure que l'électronique s'améliorait, les commandes des machines à neige artificielle s'amélioraient également. Des commandes informatiques ont été ajoutées, de même que des capteurs capables de détecter automatiquement les besoins en neige. Des ventilateurs plus puissants ont également été ajoutés. Diverses autres innovations ont conduit à des machines capables de produire une meilleure neige et plus. Aujourd'hui, presque toutes les stations de ski utilisent un certain type de système de fabrication de neige artificielle pour améliorer les conditions de ski et augmenter la durée de la saison de ski.

Matières premières

L'eau est le principal ingrédient nécessaire à la fabrication de neige artificielle. Cependant, étant donné que les domaines skiables sont situés sur les montagnes, trouver un approvisionnement en eau approprié est souvent un problème. Si des rivières ou des ruisseaux sont à proximité, ils peuvent être utilisés. Sinon, des étangs ou des barrages sont créés au pied de la montagne pour produire un approvisionnement en eau de stockage. L'eau est ensuite pompée vers les machines à neige en cas de besoin.

En plus de l'eau, de l'air comprimé et un matériau de nucléation sont également nécessaires pour faire de la neige. L'air comprimé est obtenu à l'aide d'une pompe. L'agent de nucléation est une protéine biodégradable, qui fait que les molécules d'eau forment des cristaux à une température plus élevée que la normale. Il est obtenu à partir d'une souche non toxique d'une bactérie appelée Pseudomonas syringae. En moyenne, ce matériau peut augmenter de 50 % la quantité de neige produite par une machine. Il aide également à produire des flocons plus légers et plus secs.

Conception

La partie la plus importante de tout système de fabrication de neige est la machine à neige appelée canon à neige ou canon à neige. Une variété de conceptions sont disponibles, mais la plupart contiennent des éléments communs, notamment des compresseurs, des pompes, des ventilateurs et des commandes.

Une pièce centrale de la machine à neige est le ventilateur. Cette partie est chargée de transformer le mélange air/eau en minuscules gouttelettes et de le souffler sur la pente. Il est similaire à un ventilateur domestique portable typique. Il a une pale d'hélice rotative attachée à un moteur à vitesse variable. Des aubes incurvées sont fixées aux pales qui dirigent le flux d'air de manière linéaire. Le ventilateur est enfermé dans un conduit d'acier allongé ouvert aux deux extrémités. Lorsque les pales du ventilateur se déplacent, l'air est aspiré d'un côté du conduit. Ce côté est recouvert d'un écran pour empêcher les corps étrangers de pénétrer dans l'ensemble. Les mécanismes contrôlant les principaux ingrédients de la neige sont situés à l'avant, ou à l'extrémité de décharge, du conduit de ventilation. Cela comprend une pulvérisation d'eau, une pompe à air comprimé et un dispositif de nucléation. Le dispositif de nucléation contient un réservoir rempli d'un agent de nucléation. L'eau est pompée à travers ce réservoir et la protéine est incorporée.

Pendant le processus de fabrication de neige, le ventilateur est attaché à une variété de pièces. Pour obtenir de l'eau et de l'air, des tuyaux sont raccordés au ventilateur. Ces tuyaux sont connectés à une série de compresseurs et de pompes qui déplacent l'air et l'eau à travers des tuyaux, jusqu'à la montagne. Pour augmenter la couverture de neige, le groupe motoventilateur est monté sur un support oscillant, ou joug. Selon la conception, le placement du joug peut être juste au-dessus du sol ou attaché à une haute tour. Des leviers peuvent être connectés au joug, qui peut ajuster l'angle auquel la neige sort de la machine. Un boîtier de commande pour la machine est généralement situé à la base du joug. Cela inclut des commutateurs pour faire fonctionner des éléments tels que le débit d'eau, la rotation du ventilateur et la vitesse d'oscillation. Le boîtier de commande peut être actionné par un ordinateur distant.

Le processus de fabrication

La production de neige artificielle nécessite une série d'appareils qui peuvent déplacer l'eau et l'air vers le haut de la montagne, les combiner avec une nucléation Une pièce centrale de la machine à neige est le ventilateur. Cette partie est chargée de transformer le mélange air/eau en minuscules gouttelettes et de le souffler sur la pente. Il est similaire à un ventilateur domestique portable typique. matériau et les pulvériser dans l'air sous forme de petites gouttelettes. En règle générale, le système est installé pendant les mois d'été et exploité la nuit après la fermeture des pistes.

Installation du système

• 1 La fabrication de neige artificielle nécessite l'installation d'un système complet sur le versant de la montagne. Ce système comprend une série de conduites d'eau, de câbles électriques, de pompes et de compresseurs en plus des machines à neige. Tout d'abord, des plans montrant la disposition du système sont dessinés. Ensuite, les conduites d'eau et les câbles sont posés dans de longues tranchées traversant toute la pente. Les tranchées doivent être creusées à une profondeur considérable afin que l'eau ne gèle pas pendant les mois d'hiver. À divers endroits le long de la ligne d'eau, des vannes et des tuyaux sont installés pour amener l'eau à la surface. Des balles de foin sont placées autour d'eux pour les protéger.

Mélange d'eau avec d'autres composants

• 2 La fabrication de neige se fait généralement la nuit et nécessite une surveillance constante. Cela n'est généralement effectué que lorsque la température extérieure est de 28 °F (-2,2 °C) ou moins. Un certain nombre de motoneiges sont reliées aux conduites d'eau tout le long de la pente. Lorsque les machines sont allumées, le processus de fabrication de la neige commence. L'eau est d'abord pompée jusqu'à la montagne vers les différentes machines. Selon le type de machine, de l'eau peut être mélangée au matériau de nucléation avant le pompage ou lors de sa première entrée dans la machine.

Créer la neige

• 3 L'eau est ensuite mélangée à de l'air comprimé et pompée à travers un ventilateur à haute puissance. Le ventilateur peut pulvériser le mélange à près de 18,3 m (60 pi) dans l'air. En sortant de la machine, l'eau cristallise et forme de la neige. La neige est entassée est de grands monticules connus sous le nom de baleines. À ce stade, la neige peut être analysée et les machines sont ajustées pour produire la meilleure qualité de neige.
• 4 Lorsqu'un tas de neige artificielle est considérablement élevé, la machine à neige est éteinte. À des performances optimales, une machine à neige peut produire suffisamment de neige pour couvrir un acre en environ 2 heures. La baleine est ensuite autorisée à prendre ou à guérir pendant deux à trois jours. Cela permet à l'excès d'eau de s'écouler et aide à produire une neige plus molle.

Déplacer la neige

• 5 Après le processus de durcissement, le tas de neige est prêt pour le toilettage. À l'aide d'un chasse-neige spécial, la neige est lissée sur la surface du ski. Pendant qu'il est déplacé, il est envoyé à travers un dispositif de labourage. Cela fait gonfler la neige, la rendant plus skiable.

Contrôle qualité

Produire de la neige artificielle aussi bonne ou meilleure que la neige naturelle nécessite d'importantes mesures de contrôle de la qualité. Avant la production, le matériel de nucléation est vérifié pour s'assurer qu'il répond aux spécifications appropriées. Pendant la fabrication de la neige, elle est analysée pour la qualité, l'apparence et l'humidité du cristal. Le rapport air/eau peut être ajusté pour améliorer la qualité de la neige. Si la neige est de la plus haute qualité, elle durera plus longtemps, conservera mieux sa forme et sera plus facile à nettoyer.

Le futur

Les lacunes de la technologie actuelle de fabrication de neige artificielle suggèrent des améliorations possibles à l'avenir. Actuellement, le bruit généré par ces machines est un problème. Bien que des tentatives aient été faites pour réduire le bruit, les futures machines seront encore plus silencieuses. Une autre limitation des machines à neige est leur plage de température de fonctionnement étroite. Les nouvelles machines peuvent produire de la neige à des températures supérieures à 28 °F (-2,2 °C). Ces machines peuvent également produire une neige de meilleure qualité en moins de temps.