L’acqua non trattata in un impianto termico può causare diversi problemi. Alcuni di questi includono:

1. Corrosione: L’acqua contenente ossigeno e altri componenti può causare la corrosione di componenti metallici dell’impianto termico, come radiatori, tubazioni e caldaie. La corrosione può danneggiare i materiali e ridurre l’efficienza dell’impianto.
2. Depositi di calcare: L’acqua dura, ricca di minerali come calcio e magnesio, può provocare la formazione di depositi di calcare sulle superfici interne degli scambiatori di calore. Questi depositi riducono l’efficienza del trasferimento di calore e possono portare a un aumento dei consumi energetici.
3. Blocco delle tubazioni: La presenza di sedimenti, corrosione e depositi può portare al blocco delle tubazioni, causando ostruzioni e limitando la circolazione dell’acqua nell’impianto.
4. Batteri e microrganismi: L’acqua non trattata può favorire la proliferazione di batteri e altri microrganismi nell’impianto. Questo può portare a problemi di igiene e salute, oltre a potenziali danni ai componenti dell’impianto.

Per prevenire questi problemi, è consigliabile utilizzare acqua trattata e adottare misure come l’installazione di dispositivi di trattamento dell’acqua, come filtri, addolcitori o sistemi di dosaggio di agenti anticorrosivi. Inoltre, è importante monitorare regolarmente la qualità dell’acqua nell’impianto e adottare le azioni correttive necessarie.

La normativa di riferimento per il trattamento dell’acqua negli impianti termici è la UNI 8065/2019, che stabilisce i criteri e le modalità per il condizionamento chimico e fisico dell’acqua. Inoltre, il DM 26 giugno 2015 impone il trattamento dell’acqua per gli impianti di nuova installazione o ristrutturazione con potenza superiore a 100 kW, quando la durezza dell’acqua supera i 15° francesi.

Prima di iniziare a parlare delle varie tecniche di trattamento dell’acqua, vediamo velocemente quali sono i parametri principali da monitorare:

Il PH

Il pH dell’acqua è una misura della sua acidità o alcalinità. La scala del pH varia da 0 a 14, dove 7 è considerato neutro. Valori inferiori a 7 indicano un ambiente acido, mentre valori superiori a 7 indicano un ambiente alcalino o basico. Per l’acqua pura a 25 gradi Celsius, il pH neutro è di circa 7. Tuttavia, il pH dell’acqua può variare a seconda delle sostanze disciolte in essa. Acque con pH inferiori a 7 possono essere acide a causa di sostanze come l’acido solforico, mentre acque con pH superiori a 7 possono essere alcaline a causa di sostanze come l’idrossido di sodio. Il pH dell’acqua è un importante indicatore della sua qualità.

La durezza

La durezza dell’acqua si riferisce alla concentrazione di minerali, principalmente calcio e magnesio, presenti nell’acqua. Questi minerali possono entrare nell’acqua sorgiva attraverso il contatto con rocce e terreno durante il percorso del flusso d’acqua. La durezza dell’acqua è spesso misurata in gradi francesi (°F) o in milligrammi per litro (mg/L) di carbonato di calcio.

La conducibilità

La conducibilità dell’acqua è una misura della capacità dell’acqua di condurre corrente elettrica.

La conducibilità dell’acqua si misura in microsiemens per centimetro (µS/cm) . Essa dipende dalla presenza di ioni disciolti nell’acqua, in particolare ioni di sali minerali. L’acqua pura, in sé, è un cattivo conduttore di elettricità perché contiene pochi ioni liberi.

La conducibilità dell’acqua aumenta con la presenza di sostanze ioniche disciolte, come il cloruro di sodio (il comune sale da cucina). I sali si dissolvono in ioni positivi (cationi) e ioni negativi (anioni) nell’acqua, rendendola in grado di condurre elettricità.

Misurare la conducibilità dell’acqua è importante in diverse applicazioni, come nel controllo della qualità dell’acqua potabile o nell’analisi delle acque di processi industriali. Elevati livelli di conducibilità possono indicare la presenza di impurità o contaminanti nell’acqua.

L’antigelo

L’antigelo negli impianti di refrigerazione è un elemento importante per prevenire il congelamento del liquido refrigerante e garantire il corretto funzionamento del sistema. Solitamente, si utilizzano miscele di acqua e glicole (come il propileneglicole o l’etileneglicole) come fluidi refrigeranti.

L’aggiunta di antigelo all’acqua aiuta a abbassare il punto di congelamento, evitando danni al sistema causati dal gelo. Questa pratica è comune in molte applicazioni, inclusi gli impianti di condizionamento dell’aria e i sistemi di refrigerazione industriali.

È importante seguire le raccomandazioni del produttore del sistema e utilizzare gli antigeli specificamente progettati per gli impianti di refrigerazione per garantire prestazioni ottimali e durata del sistema.

La proporzione esatta di antigelo dipende dalle condizioni climatiche e dal tipo di impianto. In generale, le concentrazioni di glicole possono variare dal 20% al 50%, ma è importante seguire le specifiche del costruttore dell’impianto o del produttore dell’agente anticongelante per ottenere le raccomandazioni precise.

Sul mercato esistono kit di analisi con reagente per la misura di:

• Ferro
• Cloro
• Rame
• Alcalinità
• Cloruri
• Silica

Ma vediamo ora cosa dice la norma UNI 8065/2019

Concentriamoci, come al solito, su quelle attività che si devono conoscere e svolgere nel ruolo di manutentore ed evitiamo quindi di parlare del diagramma di Tillman o dell’indice di Langelier :

La norma ci parla di problematiche e di possibili soluzioni

Vediamo quindi le incrostazioni dovute alla precipitazione dei sali costituenti la durezza che si depositano sulle pareti di tubazioni, sulle superfici di scambio e su gli organi di controllo. Le incrostazioni sono più probabili con la temperatura dell’acqua superiore a 50° C.

La corrosione che si può distinguere in molti modi tra cui la corrosione uniforme o la corrosione puntiforme e varia in base alla tipologia di materiali, ma fondamentalmente è legata al PH acido.

I depositi che sono dovuti alla precipitazione di sostanze organiche ed inorganiche insolubili per cui è consigliata la filtrazione dell’acqua di reintegro o di circolazione.

Le formazioni microbiologiche composte da mucillaggini, da legionella e batteri autotrofi. In questo caso si consiglia l’uso di biocidi, di eseguire trattamenti termici o applicare delle radiazioni ultraviolette.

Altra criticità dell’acqua, secondo la norma, è il congelamento. Le possibili soluzioni possono essere quelle di installare, sulla parte esterna alle tubazioni, dei cavetti scaldanti o di utilizzare prodotti a base di glicoli atossici passivanti da addizionare all’acqua.

Di seguito alcune tabelle per tipologia di impianti che riassumono le problematiche e quali prodotti usare per la loro mitigazione.

Come visto nell’articolo su il D.P.R. 74/2013 tutti i prodotti condizionanti devono essere registrati sul libretto di climatizzazione.

E’ consentito l’utilizzo solo prodotti condizionanti che riportino le schede dei dati di sicurezza e le schede dei dati tecnici

Ma vediamo ora quali sono i parametri richiesti dalla UNI:

Caratteristiche dell’acqua di riempimento e reintegro per impianti di climatizzazione estiva ed invernale:

• Condizioni generali: l’acqua deve essere conforme ai requisiti prescritti per l’acqua potabile destinata al consumo umano
• Aspetto: limpido
• Durezza: se la potenzialità dell’impianto è superiore a 100 kW deve essere compresa tra 5° fr e 15° fr
• PH: compreso tra 6,5 e 9,5
• Conducibilità: se la potenzialità dell’impianto è superiore a 100 kW deve essere inferiore a 1500 µS/cm
• Cloruri: < 50 mg/l

Caratteristiche dell’acqua del circuito per impianti di climatizzazione estiva ed invernale

• Aspetto: limpido
• PH in assenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 6,5 e 9,5
• PH in presenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7 e 8,5
• Condizionanti per garantire una adeguata protezione: antincrostante, anticorrosiva, biocida ed antigelo
• Ferro: < 0,5 mg/kg
• Rame: < 0,1 mg/kg
• Alluminio: < 0,1 mg/kg
• Cloruri: < 50 mg/l

Caratteristiche dell’acqua per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS)

• Condizioni generali: l’acqua deve essere conforme ai requisiti prescritti per l’acqua potabile destinata al consumo umano
• Aspetto: limpido
• Durezza: se la potenzialità dell’impianto è superiore a 100 kW deve essere compresa tra 5° fr e 15° fr
• PH in assenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 6,5 e 9,5
• PH in presenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7 e 8,5
• Cloruri: < 50 mg/l
• Condizionanti per garantire una adeguata protezione: entro i limiti di concentrazione previsiti dal fornitore

Caratteristiche del fluido di riempimento e reintegro per impianti solari termici:

• Aspetto: limpido, assenza di materiale sospeso
• Durezza: Diluizione del fluido termovettore (se consentita dal fornitore) solo con acqua demineralizzata
• PH in assenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7,5 e 11
• PH in presenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7 e 8,5
• Fluido termovettore: Verificare che la concentrazione sia sufficiente a garantire la protezione antigelo

Caratteristiche del fluido del circuito per impianti solari termici:

• Aspetto: limpido, assenza di materiale sospeso e tracce di catramizzazione
• Durezza: Diluizione del fluido termovettore (se consentita dal fornitore) solo con acqua demineralizzata
• PH in assenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7,5 e 11
• PH in presenza di alluminio e le sue leghe: compreso tra 7 e 8,5
• Indice di rifrazione: Verificare che la concentrazione sia sufficiente a garantire la protezione antigelo (vedere scheda tecnica del fornitore del fluido termovettore)
• Ferro: < 0,1 mg/kg
• Rame: < 0,1 mg/kg
• Alluminio: < 0,1 mg/kg
• Fluido termovettore: Per eventuali rabbocchi utilizzare esclusivamente lo stesso prodotto già presente nell’impianto ed evitare di miscelare prodotti diversi

Ed ora passiamo alla parte dei controlli da eseguire:

Iniziamo con alcune importanti premesse:

1. I controlli devono essere eseguiti annualmente con le modalità indicate nel prospetto 17a della norma UNI.
2. Il sistema di prelievo deve essere tale da non determinare alcun inquinamento del campione
3. Nel caso di prelievi di fluidi a temperatura superiore a 25° C, occorre riportare il fluido prelevato ad una temperatura inferiore ai 25° C prima di effettuare le analisi.
4. I prelievi dei campioni per gli esami microbiologici devono essere fatti con recipienti puliti e sterili.
5. All’atto del prelievo il contenitore non deve mai essere toccato nè sul tappo e nè nella parte interna.
6. Il contenitore sterile non deve mai essere sciacquato all’atto del prelievo
7. Non riempire mai completamente il contenitore
8. La precisa annotazione del punto di prelievo deve essere trasmessa con il campione al laboratorio

La norma poi stabilisce i punti di prelievo indicandoli con tre lettere differenti a seconda della tipologia:

• A: acqua di alimento a monte di qualsiasi trattamento acqua
• R: acqua di riempimento e/o reintegro a monte di qualsiasi trattamento acqua
• C: acqua di circuito

Con il prospetto 17a si stabilisce che i punti di prelievo devono essere:

Punti di prelievo per impianti di climatizzazione estiva ed invernale:

• Aspetto: C
• PH: C
• Durezza: R – C
• Conducibilità: R – C
• Condizionante chimico: C
• Protezione antigelo: C

Punti di prelievo per impianti di produzione acqua calda sanitaria:

• Aspetto: A
• PH: A
• Durezza: A
• Conducibilità: A
• Condizionante chimico: A
• Protezione antigelo: Non richiesto

Punti di prelievo per impianti solari termici:

• Aspetto: C
• PH: C
• Durezza: Non richiesto
• Conducibilità: Non richiesto
• Condizionante chimico: C
• Protezione antigelo: C

Il trattamento dell’acqua può consistere in diverse operazioni, a seconda delle caratteristiche dell’acqua e dell’impianto. Alcune delle più comuni sono:

• L’addolcimento, che consiste nella rimozione dei sali di calcio e magnesio responsabili della durezza dell’acqua, mediante scambio ionico.
• L’osmosi inversa
• La demineralizzazione
• La disareazione, che consiste nell’eliminazione dell’ossigeno disciolto nell’acqua, mediante sistemi meccanici o chimici, per prevenire la corrosione da ossigeno.
• La filtrazione, che consiste nella rimozione delle particelle solide sospese nell’acqua, mediante filtri di sicurezza o di rete, per evitare l’ostruzione delle tubazioni e degli scambiatori di calore.
• Il dosaggio di inibitori, che consiste nell’aggiunta di sostanze chimiche all’acqua, come polifosfati, silicati, nitriti, ecc., per proteggere le superfici metalliche dall’attacco corrosivo e dallo scaling.

L’ addolcitore

Un addolcitore d’acqua è un dispositivo progettato per ridurre la durezza dell’acqua, che è causata principalmente dalla presenza di ioni di calcio e magnesio. Ecco come funziona un addolcitore d’acqua:

1. Resina scambiatrice di ioni: La parte principale dell’addolcitore è un serbatoio contenente resina scambiatrice di ioni. Questa resina è costituita da piccole perline cariche negativamente, di solito a base di polistirolo.
2. Processo di scambio ionico: Quando l’acqua dura passa attraverso la resina, gli ioni di calcio e magnesio, responsabili della durezza, vengono scambiati con gli ioni di sodio presenti sulla resina. Gli ioni di sodio non contribuiscono alla durezza dell’acqua, quindi l’acqua trattata diventa più morbida.
3. Rigenerazione: Con il passare del tempo, la resina diventa satura di ioni di calcio e magnesio, e l’addolcitore deve essere rigenerato. Questo processo coinvolge il passaggio di una soluzione di sale attraverso la resina. Gli ioni di sodio presenti nel sale vengono scambiati con gli ioni di calcio e magnesio, ripristinando la capacità della resina di addolcire l’acqua.
4. Scarico dei sali residui: Durante la rigenerazione, i sali residui vengono sciacquati via dall’addolcitore e scaricati, insieme agli ioni di calcio e magnesio, in un sistema di drenaggio.

L’uso di un addolcitore d’acqua può contribuire a prevenire la formazione di depositi di calcare nelle tubature, nelle apparecchiature e nei dispositivi che utilizzano acqua. Tuttavia, è importante monitorare e regolare correttamente l’addolcitore per garantire un’efficace gestione della durezza dell’acqua.

L’ osmosi inversa

L’osmosi inversa è un processo di purificazione dell’acqua che utilizza una membrana semipermeabile per rimuovere impurità e contaminanti. Ecco come funziona un impianto di osmosi inversa:

1. Pre-filtrazione: L’acqua grezza passa attraverso una serie di filtri preliminari per rimuovere particelle più grandi, sedimenti e altri materiali sospesi. Questo aiuta a proteggere la membrana dall’accumulo di detriti.
2. Pompa di pressurizzazione: L’acqua trattata viene quindi pompata ad alta pressione attraverso una membrana semipermeabile, che ha pori così piccoli da consentire solo alle molecole d’acqua di passare attraverso e bloccare sostanze più grandi, come sali, contaminanti e batteri.
3. Permeato e concentrato: Il processo divide l’acqua in due flussi: il “permeato”, che è l’acqua purificata che passa attraverso la membrana, e il “concentrato” o “scarto”, che contiene le impurità rimosse e viene eliminato.
4. Membrana di osmosi inversa: Questa è la parte cruciale del sistema. La membrana è progettata per essere altamente selettiva, permettendo solo il passaggio delle molecole d’acqua. La pressione applicata è fondamentale per superare la pressione osmotica naturale e forzare l’acqua attraverso la membrana.
5. Post-filtrazione: Il permeato passa attraverso ulteriori filtri o stadi di trattamento per rimuovere eventuali contaminanti residui e migliorare la qualità dell’acqua purificata.

L’osmosi inversa è ampiamente utilizzata per la produzione di acqua potabile, la desalinizzazione dell’acqua di mare e il trattamento dell’acqua per applicazioni industriali.

La demineralizzazione

Un impianto di demineralizzazione dell’acqua è progettato per rimuovere i minerali presenti nell’acqua, come calcio, magnesio e ioni metallici. Questo processo è importante in vari settori, come l’industria, la produzione di energia e la produzione di acqua potabile. Ecco come funziona generalmente un impianto di demineralizzazione:

1. Pre-trattamento: L’acqua di alimentazione viene spesso sottoposta a un pre-trattamento per rimuovere particelle più grosse, sedimenti e impurità che potrebbero danneggiare o ridurre l’efficienza del sistema di demineralizzazione.
2. Scambio ionico: Questa è la fase principale dell’operazione di demineralizzazione. L’acqua passa attraverso colonne di scambio ionico, dove i sali minerali vengono sostituiti con ioni idrogeno (H+) e ioni idrossido (OH-). I materiali di scambio ionico più comuni sono resine scambiatrici di ioni.
3. Rigenerazione: Con il tempo, le resine scambiatrici di ioni si saturano con minerali e devono essere rigenerate. Questo processo coinvolge l’uso di soluzioni chimiche, come acido cloridrico per rigenerare le resine cationiche e idrossido di sodio per quelle anioniche.
4. Deionizzazione finale: Dopo il processo di scambio ionico e rigenerazione, l’acqua può passare attraverso una fase aggiuntiva di deionizzazione per rimuovere eventuali tracce residui di ioni.

I defangatori

I defangatori sono dispositivi utilizzati negli impianti di riscaldamento per prevenire la formazione di fanghi e depositi all’interno del sistema. Questi depositi possono compromettere l’efficienza dell’impianto e causare problemi di funzionamento. Ecco come funzionano i defangatori:

1. Filtraggio delle particelle: I defangatori sono progettati per catturare le particelle solide presenti nell’acqua dell’impianto di riscaldamento. Queste particelle possono provenire dalla corrosione interna delle tubazioni, dalla sedimentazione naturale dell’acqua o da altre fonti.
2. Prolunga della vita dell’impianto: Rimuovendo le particelle solide, i defangatori contribuiscono a prevenire la formazione di fanghi che potrebbero danneggiare pompe, scambiatori di calore e altri componenti dell’impianto. Ciò aiuta a mantenere l’efficienza dell’impianto nel tempo.
3. Mantenimento delle prestazioni: Riducendo la presenza di particelle e fanghi, i defangatori aiutano a mantenere un flusso uniforme dell’acqua nell’impianto di riscaldamento. Questo contribuisce a mantenere le prestazioni ottimali e a ridurre la necessità di interventi di manutenzione.
4. Facilità di pulizia: Alcuni defangatori sono progettati in modo che le particelle catturate possano essere facilmente rimosse durante la manutenzione ordinaria dell’impianto. Ciò semplifica il processo di pulizia e assicura che il defangatore continui a svolgere efficacemente la sua funzione nel tempo.

In sintesi, i defangatori svolgono un ruolo importante nel mantenere pulito e efficiente un impianto di riscaldamento, contribuendo a prevenire i problemi legati alla presenza di particelle solide e fanghi nell’acqua.

La filtrazione

I filtri ad Y sono dispositivi utilizzati per filtrare le particelle solide presenti nell’acqua di un impianto di riscaldamento. Questi filtri sono posizionati solitamente all’interno delle centrali e sono progettati con una forma a Y per catturare detriti come sabbia, sedimenti o piccole particelle metalliche che potrebbero danneggiare la pompa o altri componenti dell’impianto.

L’installazione di un filtro ad Y è consigliata per mantenere il sistema di riscaldamento efficiente e prevenire eventuali problemi dovuti all’accumulo di impurità nell’acqua. È importante controllare e pulire periodicamente il filtro ad Y per garantirne il corretto funzionamento.

Lo spurgo dell’aria

La valvola di sfiato nell’impianto di riscaldamento è un componente importante che serve a eliminare l’aria accumulata nel sistema. Quest’aria può influire negativamente sul rendimento dell’impianto di riscaldamento, impedendo una circolazione efficiente dell’acqua calda. Le valvole di sfiato sono progettate per consentire all’aria di fuoriuscire mentre trattenendo l’acqua all’interno del sistema.

Quando l’aria si accumula nell’impianto di riscaldamento, può causare rumori fastidiosi, ridurre l’efficienza termica e causare potenziali danni ai componenti dell’impianto. La valvola di sfiato consente di eliminare questa aria in modo controllato, mantenendo il sistema funzionante correttamente.

Le valvole di sfiato possono essere automatiche o manuali. Le automatiche si aprono automaticamente quando rilevano la presenza di aria, mentre le manuali devono essere aperte manualmente per consentire all’aria di fuoriuscire.

Assicurarsi che la valvola di sfiato sia funzionante è importante per mantenere l’efficienza e la durata dell’impianto di riscaldamento. In caso di problemi, potrebbe essere necessario sostituire la valvola o effettuare lo spurgo dell’aria dall’impianto.

Le pompe dosatrici per prodotti chimici

Le pompe dosatrici per prodotti chimici sono dispositivi utilizzati per dosare con precisione e controllare la quantità di prodotti chimici che vengono aggiunti a un processo o a un impianto. Queste pompe sono ampiamente utilizzate in vari settori, tra cui quello chimico, farmaceutico, alimentare e dell’acqua.

Particolare attenzione deve avvenire nell’impiego dell’acqua nella produzione del vapore. E’ abbastanza intuibile che l’acqua, vaporizzando, deposita i sali e i minerali in essa contenuti all’interno dei generatori di vapore.