Stazione di pompaggio
Può essere considerato come il cuore pulsante dell’impianto di innevamento. La stazione di pompaggio serve sia ad alimentare i bacini idrici di stoccaggio che ad aumentare la pressione necessaria per trasportare la quantità d’acqua richiesta dai generatori di neve.
Ogni comprensorio sciistico è provvisto di una stazione di pompaggio progettata ad hoc a seconda delle specifiche esigenze dell’impianto di innevamento. I sistemi di pompaggio vengono dimensionati in base alla portata necessaria e alla prevalenza da superare.
A seconda della necessità è possibile utilizzare pompe ad immersione o pompe centrifughe installate a secco.
In ogni caso, il sistema applicato deve essere in grado di garantire una pressione ed una portata minima in ogni condizione di carico, che può essere variabile e dato dalle macchine in funzione in ogni istante.
Tubazioni
Per garantire un sistema di collegamento in grado di soddisfare l’intera rete di approvvigionamento e distribuzione idrica del sistema di innevamento, sono necessarie delle tubature resistenti a pressioni di esercizio molto alte. Solitamente vengono utilizzati tubi in ghisa duttile o sferoidale, grazie alle ottime proprietà meccaniche, o materiali similari che presentino le stesse caratteristiche di resistenza.
Per il posizionamento delle tubazioni è necessario uno scavo, in sezione obbligata della larghezza media di circa 1,5m, e di profondità di circa 1,5 m dal piano campagna.
Torri di raffreddamento
Le torri di raffreddamento o cooling system vengono utilizzate in caso sia necessario raffreddare l’acqua che dovrà essere immessa nel sistema di innevamento. La temperatura dell’acqua in entrata agli innevatori deve essere ad una temperatura ben precisa, solitamente dev’essere compresa nel range 2-4°C, per poter ottimizzare le prestazioni dei generatori.
Riuscendo ad ottimizzare le prestazioni si ha, sia un incremento dell’efficienza energetica sia la possibilità, avendo come input acqua a temperature adeguate, di avviare in anticipo le attività di innevamento.
Abbassare la temperatura dell’acqua consente di aumentare la produzione oraria di neve Per poter ottenere i valori di temperatura ottimali, si rende necessario l’utilizzo di torri di raffreddamento, che consentono di raffreddare l’acqua come normalmente utilizzato negli impianti industriali di produzione.
Filtri autopulenti
Per mantenere il sistema in perfetta efficienza evitando di avere fermi macchina per effettuare operazioni di pulizia o disincrostazioni delle tubazioni e dei sistemi di pompaggio, causate da possibili materiali presenti nelle acque utilizzate, vengono installati dei filtri autopulenti che consentono un funzionamento continuo dell’impianto. Il lavaggio avviene a intervalli preimpostati oppure viene attivato automaticamente dalla differenza di pressione causata dalle eventuali impurità presenti.
Pozzetti
Permettono l’istallazione di tutti i componenti elettrici ed idraulici per il collegamento alla rete di acqua, energia elettrica, aria compressa e connessione dati necessari al corretto funzionamento di un impianto di innevamento. Oltre a garantire stabilità e sicurezza per i tubi e a permetterne la manutenzione, i pozzetti servono come base di appoggio per i generatori di neve. Di solito sono dotati di due botole, una di ingresso al pozzetto per l’installazione e manutenzione e l’altra, funge da punto di ancoraggio per l’innevatore.
Sul mercato è possibile trovare pozzetti di diversi materiali, come calcestruzzo, resina, PE (polietilene); solitamente sono prefabbricati in modo da facilitare e semplificare il montaggio.
A volte, per i generatori mobili, è possibile che vengano predisposti degli idranti in superficie con, al loro interno, i collegamenti per acqua, energia elettrica e connessione dati.
Stazione di compressione
L’aria, come l’acqua, è un elemento essenziale per la produzione di neve tecnica. Nella maggior parte degli impianti di innevamento è presente una rete di aria compressa centralizzata, in questo modo i dispositivi non avranno bisogno dell’installazione di un compressore. L’impianto ad aria centralizzata è formato da una stazione di compressione, dove i condotti di areazione e di scarico vengono dimensionati a seconda del caso specifico, e dalla rete di distribuzione che alimenterà tutti gli innevatori del comprensorio sciistico.
L’aria compressa può essere prodotta dallo stesso generatore di neve Prima di venire utilizzata all’interno dei compressori tutti l’aria verrà resa pulita attraverso il passaggio su diversi filtri atti a trattenere la condensa, le particelle d’olio e di sporco così come altre impurità che sono naturalmente presenti nell’aria. Attraverso il passaggio in diversi stadi di filtrazione l’aria compressa è pronta per essere convogliata nel sistema centralizzato.
Innevatori
Un tempo venivano chiamati “cannoni” sparaneve, per associazione alla loro forma. Abbandonato il gergo bellico, oggi vengono chiamati generatori di neve programmata o innevatori. Una storia che si evolve di anno in anno ormai da più di cinquant’anni, sempre un accorgimento in più per migliorare la qualità della neve ma anche e soprattutto per risparmiare energia e risorse naturali.
Indipendentemente dalle tipologie presenti sul mercato, che vedremo in seguito, il funzionamento degli innevatori è il medesimo. Come abbiamo già visto per produrre neve servono tre elementi combinati tra loro, acqua, aria ed energia.
Ogni generatore è alimentato da questi tre elementi, ma come interagiscono tra di loro per arrivare alla formazione del fiocco di neve?
Da un punto di vista teorico semplificato, si possono individuare fenomeni principali che permettono di raggiungere temperature sufficientemente basse da innescare il cambiamento di fase necessario:
1
. È necessaria la saturazione adiabatica derivante dalla miscela di acqua (che in generale già presenta valori bassi di temperatura grazie al passaggio, se necessario, in torri di raffreddamento) e di aria non satura, all’interno della camera di miscelazione. In questa camera si assiste ad un raffreddamento fino al raggiungimento di una temperatura di equilibrio (Ts, temperatura di saturazione adiabatica) all’uscita della camera stessa.2.
Successivamente si ha l’espansione di Joule-Thompson:l’aria contenuta nella miscela subisce una brusca diminuzione di pressione quando, attraverso il foro di uscita, passa nell’ambiente esterno. Questo fenomeno causa un ulteriore raffreddamento della corrente di miscela bifasica a valle degli ugelli, che può dar luogo a gocce di acqua sopraffusa;
3.
Infine si verifica il raffreddamento evaporativo: le goccioline d’acqua vaporizzano parzialmente durante la fase di volo nell’aria circostante e la cessione di calore latente porta un ulteriore, progressivo raffreddamento, fino a che le gocce sopraffuse cambiano di fase producendo nuclei di “neve pallottolare”, che può poi dar luogo alla formazione di agglomerati.Per ulteriori approfondimenti si rimanda al testo consultato16 Come avviene con la caduta della neve naturale, anche nell’innevamento tecnico, sono necessari dei requisiti fondamentali che riguardano la temperatura e l’umidità dell’aria.
Da queste grandezze viene desunto il paramento di temperatura di saturazione adiabatica o temperatura di bulbo umido, che dipende della temperatura di aria secca e dell’umidità. È proprio questo parametro che regola il funzionamento dei generatori di neve, a minor valori della temperatura umida corrisponde una maggior capacità di produzione della neve programmata.17 Dato
16
P. BAGGIO, M. BORSATTO, M. DE FRANCESCHI E D.
ZARDI, Indagine teorica e sperimentale sul funzionamento di dispositivi per la produzione di neve artificiale, 28° Convegno di Idraulica e Costruzioni idrauliche, Potenza, settembre 2002
17
In generale la temperatura di bulbo umido diminuisce al dimi-nuire della temperatura secca e diminuisce al dimidimi-nuire della percentuale
di umidità relativa dell’atmosfera; sinteticamente si può quindi affermare che le condizioni ideali di funzionamento di un impianto di innevamento
che non è possibile modificare le condizioni di temperatura del bulbo umido, per la regolazione della produzione di neve si deve agire su altri due fattori: i nucleatori che sono in grado di produrre i germi di nucleazione e gli ugelli, che nebulizzano l’acqua.
Minore sarà l’umidità dell’aria e la temperatura di aria ed acqua e migliore sarà il rendimento dell’impianto.
Un ruolo fondamentale nella generazione della neve è anche quello svolto dalla temperatura dell’acqua che, idealmente, dovrebbe essere di poco superiore al punto di congelamento.
sono quelle caratterizzate da bassa temperatura e ridotta umidità relativa. Claudio FRANCIONE, Analisi tecnico-economica sui bacini di stoccaggio idrico in area montana, UNCEM, ARPIET, dicembre 2016
Durante la produzione di neve programmata è necessario, ai fini della qualità, conoscere alcuni dati metereologici:
Temperatura di aria secca
Rappresenta la temperatura dell’aria misurata con un termometro. La conoscenza di tale parametro non è sufficiente a stabilire se è possibile azionare il sistema di innevamento o meno.
Temperatura di bulbo umido
È la temperatura dell’aria tenendo conto dell’umidità presente.
A differenza della temperatura dell’aria secca, quella di bulbo umido è la temperatura fondamentale per l’innevamento programmato.
Solitamente la temperatura a bulbo umido è minore di quella a bulbo secco in quanto l’acqua evaporando assorbe calore dall’aria cosicché essa si raffredda.
Al 100% di umidità le temperature bulbo umido e secco coincidono.
Umidità relativa dell’aria
Per umidità relativa si intende lo stato di saturazione dell’aria, in quanto rappresenta il rapporto tra la quantità di vapore acqueo contenuto in una massa d’aria e la sua quantità massima che la stessa massa può contenerne alle medesime condizioni di temperatura e pressione. L’umidità relativa presente nell’aria viene indicata in percentuale (%) a seconda di quante molecole d’acqua riescono ad essere assorbite dall’aria prima di arrivare al punto di saturazione.