Trattamento delle acque di torre
1. Depositi di sali insolubili
2. Formazioni biologiche
3. Corrosione
4. Fanghi
5. Formazione di schiuma
Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

Lo spessore delle incrostazioni in uno scambiatore di calore si può valutare sia dall’aumento della perdita di carico nel circuito, che dalla diminuzione notevole della trasmissione del calore. La formazione di incrostazioni sullo scambio termico può essere esaminata attraverso diagrammi del tipo in figura.

Sistemi di pulizia chimica
Esistono disincrostanti a base organica impiegati specialmente per la dissoluzione dei depositi di calcare.
Altri prodotti contengono anche dei passivanti e possono essere adoperati per la disincrostazione di calcare in impianti costituiti da parti zincate.
Altri prodotti ancora attaccano depositi vecchi o pietrificati anche se contengono ruggine o inquinanti organici come alghe, fanghi, ecc.
Per combattere le alghe, in impianti nei quali si raffredda l’acqua per evaporazione, si usano prodotti specifici che non hanno un effetto corrosivo e non sono pericolosi all’uso.
Per la pulizia in circuito chiuso delle tubazioni o delle macchine è preferibile usare pompe speciali, compatibili con i prodotti disincrostanti, evitando così la perdita di tempo necessaria allo smontaggio degli impianti da pulire.

Trattamento preventivo dell’ acqua
Per la stabilizzazione della durezza e, allo stesso tempo, per la protezione dalla corrosione degli impianti, si possono aggiungere all’acqua vari prodotti specializzati.
Vi sono prodotti utilizzabili fino a temperature superficiali di 250°C senza pregiudizio delle loro qualità.
Con sovradosaggio si possono staccare depositi di ossidi o di calcare già esistenti sugli impianti; con sottodosaggio si evita la formazione del calcare in forma cristallina ma si formano dei fiocchi eliminabili dal circuito mediante uno spurgo.
E’ necessario impiegare prodotti chimici non contenenti fosfati umidi, per non sollecitare lo sviluppo delle alghe e non disturbare la vita biologica negli scarichi.

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2. Formazioni biologiche
3. Corrosione
4. Fanghi
5. Formazione di schiuma
Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

Tutto quanto abbiamo esposto serve all’installatore o all’utente per formarsi un giudizio circa gli inconvenienti e per evitare di creare situazioni non favorevoli al buon funzionamento degli impianti.
Al presentarsi di inconvenienti è bene rivolgersi ad una ditta specializzata, perchè consigli le opportune misure per prevenirli e fornisca i prodotti necessari agli interventi.

E’ bene, almeno una volta all’anno, far analizzare l’acqua del circuito e quella di reintegro per determinare almeno i seguenti valori:
– pH
– durezza totale (in ppm CaCO3)
– durezza temporanea
– solidi sospesi
– alcalinità totale

Testo tratto dal “Manuale del termotecnico” autore Nicola Rossi, editore Hoepli.

Trattamento delle acque di torre
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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

Il rimedio più efficace è quello preventivo in specie contro i depositi e le corrosioni. Questi comprendono:
a)    un appropriato disegno della torre;
b)    un’accurata scelta dei materiali

L’impiego delle materie plastiche nelle torri di raffreddamento è molto efficace per difendersi dalle corrosioni, in quanto resistono bene all’attacco chimico, fisico e microbiologico, oltre che ai reagenti impiegati per combattere questi inconvenienti.
Altro rimedio preventivo è quello di adeguare il trattamento dell’acqua alle condizioni effettive di funzionamento della torre, dopo averle attentamente rilevate e verificate (portata d’acqua e d’aria, temperatura, perdite per spruzzamento, spurgo, ecc., analisi dell’acqua di reintegro in particolare per quanto concerne il pH, la durezza calcarea, la durezza totale, i cloruri, l’alcalinità alla fenoftaleina e al metilarancio; in taluni casi è bene determinare anche i contenuti in silice fosfati e ferro).
Per queste determinazioni sono disponibili dei metodi normalizzati e anche dei semplici mezzi di prova utilizzabili da chiunque.
E’ bene ripetere periodicamente dei controlli sull’acqua in circolazione per valutare le condizioni del circuito e prevenire gli inconvenienti.

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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

L’acqua nella sua caduta all’interno della torre, a causa della forte ventilazione, tende a disciogliere aria che forma poi delle bolle. Taluni contaminanti tendono a stabilizzare quelle bolle in modo tale che si forma una schiuma. La formazione di schiuma può provocare principalmente l’inattivazione delle pompe di circolazione per cavitazione e, inoltre, concentrare materiali tendenti a formare depositi.

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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

Nei circuiti idraulici aperti affluiscono inquinanti (polveri, materiali di processo dall’acqua di reintegro). Questi materiali estranei tendono a formare depositi classificati genericamente come fango, costituito da una combinazione di materiale organico e inorganico che tende ad insudiciare la torre nel materiale di scambio ed altre parti del circuito. La loro consistenza varia tra quella di una pasta molto dura e quella di una sabbia sottile.

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3. Corrosione
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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

Diverse forme biologiche possono insudiciare varie parti del circuito, come:
2.1 alghe
2.2 batteri aerobi e funghi
2.3 batteri anaerobi

2.1 Alghe
Sulle superfici esposte alla luce solare le alghe provocano delle formazioni verdastre o marroni, viscide, che insudiciano tutte le superfici; trasportate con l’acqua possono provocare ostruzioni, particolarmente nel pacco di scambio delle torri. Negli impianti in cui si impiega acqua marina possono insediarsi molluschi, conchiglie, ecc.

2.2 Batteri aerobi e funghi
I batteri aerobi sono così chiamati perchè assumono direttamente dall’aria l’ossigeno necessario alla loro vita. Essi sono batteri e funghi (appartengono alla stessa classe dei batteri che negli impianti di depurazione biologica vengono impiegati, con utilità, appunto per disinquinare l’acqua dalle materie organiche). Producono fanghi che si accumulano ovunque nel circuito di raffreddamento e ostacolano, o anche impediscono, sia la circolazione dell’acqua che il flusso dell’aria nella torre. Batteri e funghi al limite possono gravare di peso anche eccessivo le strutture della torre. Si pensi che lo spessore di flora batterica di 1 mm su 1 m2 pesa circa 1 kg e lo spessore normale è di 3 ÷ 4 mm. Se si pensa che 1 m3 di materiale di riempimento alveolare, che pesa circa 30 ÷ 40 kg, racchiude una superficie di 200 ÷ 220 m2, si vede come una formazione biologica estesa significa un appesantimento di circa 20 volte del materiale di riempimento.
E’ chiaro che difficilmente le strutture delle torri sono calcolate per sovraccarichi di tal genere. Le formazioni in parola sono facili specie oggi per il forte inquinamento di origine organica presente nell’acqua e nell’aria. Nel campo della depurazione biologica è diffuso un sistema che impiega un apparecchio simile a una torre evaporativa con relativo materiale di riempimento, appunto per scopi di depurazione.
Poichè funghi e batteri, salvo rare eccezioni, non utilizzano la fotosintesi e quindi la luce per la loro crescita, possono prosperare nei recessi delle parti chiuse del circuito.
Taluni batteri formano una capsula gelatinosa che trattiene dei detriti, li protegge da attacchi fisici e chimici e aiuta l’agglomerazione dei fanghi.
I funghi che contribuiscono nella maggior misura all’ insudiciamento microbiologico sono quelli che si sviluppano come filamenti e quelli simili ai lieviti, e sono associati ad altri funghi nell’attacco distruttivo delle parti in legno.
Speciale menzione meritano i batteri del ferro, dello zolfo e quelli solfatoriduttori.
I batteri del ferro, contenuti nell’acqua fresca, utilizzano il ferro per il loro metabolismo e depositano ossidi di ferro sulle pareti dei tubi e nelle apparecchiature. Sono in genere filamentosi e, incapsulati, producono dei fanghi molto voluminosi che riducono drasticamente le luci di passaggio dell’acqua.
I batteri dello zolfo, capaci di ossidare lo zolfo e i suoi composti, sono spesso presenti nelle acque contenenti idrogeno solforato o in genere solforose.
Quelli del tipo filamentoso contribuiscono specialmente all’insudiciamento e talune specie di essi, producendo acido solforico, innescano anche un processo di corrosione.
Sia i batteri del ferro, sia quelli dello zolfo sono aerobi e perciò si sviluppano assai bene nelle acque fortemente aerate circolanti nei circuiti aperti.

2.3 Batteri anaerobi
I batteri anaerobi vivono fuori del contatto con l’aria, assumendo l’ossigeno dai composti che lo contengono (pertanto li disossidano, ossia li riducono, da cui il nome di riduttori).
A questo tipo appartengono appunto i batteri solfariduttori che, sottraendo ossigeno ai composti di zolfo che lo contengono (solfati e solfiti), producono idrogeno solforato, puzzolente e causa di corrosione dei metalli.

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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni

In qualsiasi circuito idraulico in cui l’acqua venga a contatto con metalli diversi, esiste il pericolo di corrosione elettrolitica.

La corrosione viene accelerata da:
a) basso valore del pH;
b) aumento della concentrazione dei sali nell’acqua;
c) differenza di potenziale catodico crescente tra i metalli. In ordine di carattere catodico i metalli più comuni possono essere così elencati:
– zinco
– alluminio e leghe di alluminio
– acciaio dolce, acciai di bassa lega, ghisa
– piombo
– nickel
– leghe di rame
– acciai resistenti alla corrosione

Tra due metalli, il metallo elencato per primo è quello che si corrode e quindi, più posti intercorrono tra un metallo e l’altro, maggiore è la differenza di potenziale tra i due.
Anche taluni microrganismi come i batteri dello zolfo (aerobi), o quelli solfo-riduttori (anaerobi), contribuiscono alla corrosione dei metalli. Eventuali parti in legno nelle torri subiscono un attacco fisico dovuto all’impatto meccanico dell’acqua, chimico (o delignificazione) dovuto a cloro libero (oltre 1 ppm), alte concentrazioni di sali di sodio e alti valori del pH. Il trattamento chimico del legno non lo preserva dall’attacco microbiologico.

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Sintomi della formazione di depositi
Rimedi preventivi
Bilancio di concentrazione
Conclusioni
La formazione di depositi si verifica quando la concentrazione delle sostanze disciolte supera il limite di solubilità.
Nel caso del raffreddamento evaporativo, l’aumento di concentrazione avviene naturalmente, poichè l’acqua evaporata per il raffreddamento è pura e quindi i sali tendono ad accumularsi nella restante acqua.
La formazione di depositi si accentua quando siano presenti sostanze con carattere di solubilità inversa (la solubilità diminuisce al crescere della temperatura).
Il principale responsabile delle incrostazioni è il carbonato di calcio che si forma dalla decomposizione del bicarbonato di calcio secondo la reazione

Ca (HCO3)2 = CaCO3+CO2 + H2O

Altre sostanze che provocano depositi sono il solfato e il fosfato di calcio e i sali di magnesio e bario. Il carbonato di calcio è solubile nelle soluzioni acidificate, quando al diminuire del pH nel­l’acqua le incrostazioni tendono a scomparire. In molti casi l’acqua però è mantenuta alcalina (ossia con pH alto), per ridurre la corrosione e in tale caso i depositi di carbonato di calcio sono più facili.
Per prevedere la tendenza alla formazione di depositi, sia pure con una certa grossolanità, si utiliz­zano gli indici di saturazione di Langelier oppure di stabilità di Ryznar.

1.1 Indice di LANGELIER o indice di SATURAZIONE
E’ basato sulla relazione: pHC = pCa + pAlc + pS ove:
pHc è il pH di soluzione a una certa temperatura;
pCa è il logaritmo della durezza calcarea espresso in ppm CaCO3;
pAlc è il logaritmo del fattore di alcalinità espresso in ppm CaCO3;
pS è il logaritmo della quantità di solidi sospesi espressa in ppm e misurata alla temperatura dell’acqua al punto di precipitazione.
pH (effettivo) – pHc
se pH è maggiore di pHc, l’acqua tende a formare depositi;
se pH è minore di pHc, l’ acqua è corrosiva ma non forma depositi;
se pH = pHc non si formano depositi e la tendenza corrosiva è debole.

1.2 Indice di RYZNAR o indice di STABILITA’

2 pHc – pH

Tutti i valori dell’indice di stabilità sono positivi (2 pHc è sempre maggiore di pH) e il comportamento dell’acqua varia come segue:
– superiore a 6,5: tendenza a corrodere;
– inferiore a 6: tendenza a formare depositi;
– tra 6,5 e 6: non si formano depositi ma è debolmente corrosiva
Le tendenze dell’acqua vengono corrette con l’aggiunta di opportune sostanze, tenuto anche conto che le previsioni basate sugli indici sono fortemente distorte dal continuo cambiamento delle temperature e delle concentrazioni dell’acqua.

CALCOLO DEGLI INDICI DI:
SATURAZIONE    pH – pHc
(LANGELIER)    pHc = (9,3 +  +  ß) – (γ + δ)

STABILITA’ (RYZNAR)   2 pHc – pH

dove:
a)  assume valori uguali a:
–    0,1 quando i solidi totali sono presenti in una concentrazione compresa tra 50 e 350 mg/l;
–    0,2 quando i solidi totali sono presenti in una concentrazione, compresa tra 400 e 1100 mg/l;
b) ß è funzione della temperatura dell’acqua ed è ricavabile dal diagramma n.1 di seguito riportato;
c) γ rappresenta la durezza calcarea in mg/l CaCO3 mentre δ rappresenta l’alcalinità totale in mg/l CaCO3 .

La somma di γ + δ è data dalla tabella di seguito riportata.

δ = Alcalinità totale ppm CaCo3 (mg/l CaCo3)
γ = Durezza calcarea ppm CaCo3

Testo tratto dal “Manuale del termotecnico” autore Nicola Rossi, editore Hoepli.