Ricorda: l'acqua costituisce il terzo e più subdolo pericolo per le caldaie.

Il rischio conseguente ad una eccessiva alcalinità è la fragilità caustica.

Le caldaie vengono progettate per l'acqua, vivono nell'acqua e di acqua possono morire.

Un sistema di trattamento inadeguato costringe a maggiori spurghi con conseguenti maggiori costi in termini di calore e conseguentemente di combustibile sprecato. 

Fondamenti di chimica

Nota: ai corsisti viene distribuita la dispensa:

l'acqua negli impianti a vapore,

(non disponibile on-line).

Qui' sotto e' scaricabile il riassunto per punti (pdf) della dispensa.

Anche se la PED fa riferimento alla 12953 per le tubi da fumo ed alla 12952 per le tubi d'acqua, la UNI 7550, ultima pagina del download qui sopra,  rimane un ottimo riferimento.

Caldaia NON (ancora) esplosa...

A causa dell'insufficiente trattamento dell'acqua (malfunzionamento  dell'impianto di trattamento delle acque unitamente ad omessi controlli), si è formato un deposito di calcare (incrostazione), che in casi estremi può portare allo scoppio della caldaia.

Curiosamente, questa caldaia andò ripetutamente in allarme per basso livello, nonostante il perfetto funzionamento della pompa di alimento: perché?

Perché la sezione al termine del tubo di alimento si era talmente ridotta a causa del calcare depositato che la sezione stessa era diventata insufficiente al passaggio della necessaria portata di acqua.

Conducibilità:

per una tipica tubi da fumo fino a 15 bar, la conducibilità limite da UNI 7550 è 7000 microsiemens al centimetro. Solitamente si resta sotto i 3000 microS/cm, a volte si mantiene un valore di poche centinaia. La raccomandazione è quella di attenersi alle prescrizioni del costruttore del generatore di vapore.

Con la PED, i riferimenti ufficiali sono la 12952 tubi d'acqua e 12953 tubi da fumo, solo che queste due norme sono di più difficile lettura e comprensione rispetto alla pur vecchia, ma tecnicamente validissima come riferimento, qui spesso citata UNI 7550: quest'ultima è, infatti, di più facile lettura e comprensione.

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Altro riferimento indicativo (grazie ad ICI-Caldaie visita 2025):

Valori acqua di caldaia.

Per una tubi da fumo classica con p.es. = 10 bar

Alimentata con acqua addolcita -> 2500 microS/cm

Alimentata con acqua osmotizzata -> 1500 microS/cm

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Per una tubi d'acqua con p.es. 50 bar

Alimentata con acqua demi -> 10 microS/cm

Per il mantenimento di questi valori agire sul rateo di spurgo.

Per abbassare la conducibilità spurgare di più.

Per lasciar aumentare la conducibilità spurgare di meno.

L'impostazione della conducibilità si realizza settando lo spurgo di superficie, quello che scarica in base alla conducibilità, in assenza di questo regolando lo spurgo a 1/2 scarico di fondo.

La conducibilità dipende dal TDS (totale dei sali disciolti) e, se eccessiva, determina ebollizione tumultuosa, formazione di schiume e trascinamenti liquidi, con scadimento della qualità del vapore.

La conducibilità non ci da indicazione sul tipo di sali presenti, ma solo sulla quantità totale di essi, visto che tutti i sali danno conducibilità.

La conducibilità microS/cm ed il TDS mg/kg non sono la stessa cosa, ma sono interdipendenti, si potrebbe azzardare proporzionali. Come valore numerico, il TDS in mg/kg è la metà della conducibilità in microS/cm.

Esempio: Conducibilità 300 microS/cm -> TDS 150 mg/kg.

Alcalinità:

per una tipica tubi da fumo fino a 15 bar, l'alcalinità limite da UNI 7550 è 1000 milligrammi di carbonato di calcio al chilogrammo, solitamente si mantengono valori sotto i 500. La raccomandazione è quella di attenersi alle prescrizioni del costruttore del generatore di vapore. Valori di alcalinità elevati mettono a rischio l'integrità della caldaia innescando il fenomeno della fragilità caustica (inclusione di atomi di sodio nelle membrature).

L'alcalinità totale indica la somma degli idrati OH, carbonati CO3 e bicarbonati HCO3.

Se necessario, l'abbassamento dei valori di alcalinità e conducibilità si ottiene con maggiori spurghi (scarico di acqua satura) e quindi maggiori perdite di energia. L'altra via è quella di migliorare il trattamento acque, ad esempio aggiungendo all'addolcitore un'osmosi inversa. Questi sono calcoli di tipo economico e devono tener conto anche dell'utilizzo (stagionale? poche ore al giorno? h24?) del generatore.

Il trattamento delle acque di alimento dei generatori di vapore ha lo scopo di impedire o ridurre i seguenti fenomeni dannosi:

• formazione ed accumulo di fanghi ed incrostazioni
• corrosioni
• trascinamento di acqua, di sali e di schiume insieme con il vapore
• fragilita' caustica

Nelle foto qui sopra: corrosioni da ossigeno (TN, ahi ahi ahi...)

Il prelievo dei campioni deve avvenire attraverso uno scambiatore, sia per ragioni antinfortunistiche che per non inficiare i risultati dell'analisi.

Vapore nascente = aumento delle concentrazioni nel campione prelevato.

La norma UNI 7550 prevede che il rubinetto di prelievo, con caldaia in funzione resti costantemente aperto con portata precisa di 100 L/h. Diventa un po' una forma di spurgo continuo.

Vedi descrizione dettagliata nella dispensa

pH ................... - pH-metro

Conducibilita ... - conduttivimetro

Alcalinita' ......... - inducatori P ed M

Durezza ........... - metodo complessimetrico

Indicazione pratica sul regime di spurgo.

Se il generatore è alimentato con acqua addolcita è ragionevole attendersi un rateo di spurgo del 5% circa.

Se il generatore è alimentato con acqua osmotizzata il rateo indicativo atteso è dell'1-2% circa.

Tali valori sono fortemente influenzati dalla percentuale di condense (di fatto acqua demineralizzata) recuperate.

In un impianto dove il recupero condense è elevato, indicativamente almeno del 70% è ragionevole alimentare con acqua solo addolcita.

Il rateo di spurgo, se elevato comporta maggiori costi di acqua e combustibile. L'utilizzo di acqua osmotizzata riduce notevolmente questi costi, ma comporta un significativo investimento iniziale.

Non esiste la soluzione perfetta, e le scelte devono essere operate di caso in caso dopo un'attenta valutazione economica. 

Scarica

1 °F equivale a 10 ppm di CaCO3

1 ppm equivale ad 1 mg/L

1 °F = un grado francese

1 ppm = una parte per milione

1 mg/L = un milligrammo al (per) litro

Conversione durezza online su sito Claredot.

Nota: Trattamento acque fuoriuso, che fare?

Nei libri, si trovano indicazioni relativamente all'aggiunta di soda o fosfato trisodico, oggi esistono specifici e costosi condizionanti che consentono comunque di esercire in casi assolutamente eccezionali e per limitati periodi un generatore con acqua dura, anche fino a 20 - 25 °F, poiche', grazie all'aggiunta di questi condizionanti la durezza si deposita in forma di fanghi eliminabili tramite spurghi ... molti spurghi ... moltissimi spurghi, anziche' in forma di incrostazione.

Grazie per la disponibilita' e le informazioni a Facci Service.

Con riferimento ai pretrattamenti esterni al generatore, tralasciando gli aspetti della degasazione e dei trattamenti di condizionamento interni al generatore, i libri illustrano giustamente numerosi tipi di impianti di trattamento delle acque di alimento dei generatori di vapore, ma lo stato dell'arte, in pratica vede affermate nella quasi totalita' dei casi solo due tipologie di impianti: questo mi hanno confermato, oltre che le visite a svariati impianti, anche  i principali produttori di sistemi di trattamento da me intervistati al riguardo in occasione delle principali fiere europee del settore.

• Caldaie a tubi da fumo: addolcimento ed osmosi
• Caldaie a tubi d'acqua: demineralizzazione

Nota: si possono trovare casi di caldaie a tubi da fumo con il solo impianto di addolcimento, in caso di elevata percentuale di recupero delle condense, o con acqua demineralizzata, magari perche' nel sito produttivo esiste gia' un impianto demi per altri scopi tecnologici. Non e' escluso inoltre che si trovino generatori a tubi d'acqua alimentati con acqua addolcita ed osmotizzata.

Osmosi?

Osmosi inversa?

Video: Osmosi ed osmosi inversa

Video: l'osmosi

Questo documento spiega di un progetto realizzato come da titolo, ma contiene anche una semplice descrizione dei fenomeni dell'osmosi e dell'osmosi inversa, utile per lo studio in preparazione dell'esame.

Per le caldaie PED con esenzione 72 ore e' richiesto il conduttivimetro in continuo con relativa valvola di scarico immediatamente al di sotto dello specchio evaporante.

• Perche' l'acqua ha un elevato calore latente di vaporizzazione?
• Perche' il ghiaccio galleggia?
• Cos'e' un solvente polare?
• Che effetti ha l'acqua sui sali?

La risposta a queste ed altre domande si trova in questo breve ed interessantissimo video.