Perché bisogna trattare l’acqua nei generatori di vapore

Eliminando sali e gas, i sistemi di trattamento dell’acqua consentono di mantenere le prestazioni del generatore di vapore e salvaguardano la sicurezza dell’impianto.

Rispetto alle caldaie per acqua calda, i generatori di vapore hanno bisogno di qualche importante “accorgimento” in più per preservare la propria salute e garantire la qualità del vapore erogato. Mentre una caldaia ad acqua calda si trova ad operare con acqua in circuito chiuso, i generatori di vapore sono continuamente alimentati da acqua che proviene dall’esterno.
Ma non si tratta solamente di assicurare prestazioni in linea con quelle previste: la qualità dell’acqua, infatti, è fondamentale per la sicurezza stessa dell’impianto. Vediamo perché.
(Per conoscere tutto sull’argomento è disponibile la nostra Guida ai generatori di vapore).

L’acqua erogata dalla rete idrica oltre ad essere a bassa temperatura, contiene normalmente diverse componenti, come particelle sospese e sostanze in soluzione a livello molecolare (tra le quali sali e gas) che, a determinate condizioni di temperatura e pressione, perdono la loro solubilità.
Con un primo livello di filtrazione, sempre necessario, si eliminano le particelle sospese, ma restano sali di iodio, di calcio e di magnesio, oltre a ossigeno e anidride carbonica, che sono tutte sostanze nocive per la salute di una caldaia a vapore.

I sali di calcio e di magnesio, in particolare, determinano incrostazioni sulle superfici (Figura 1) che possono deteriorare la caldaia (Figura 2). In presenza di pochi sali incrostanti, l’acqua è definita “dolce”, mentre al crescere della quantità di sali incrostanti l’acqua diventa via via più “dura”, ed è quindi poco indicata per alimentare un generatore di vapore.
Quando l’acqua supera i 100°C trasformandosi in vapore saturo (come accade nei generatori di vapore industriali), si verifica una condizione particolarmente favorevole alla formazione di incrostazioni (Figura 3), mentre l’ossigeno rimanente nell’acqua instabile diventa causa di corrosioni (Figura 4).

L’utilizzo di acqua non adeguatamente trattata determina, all’interno della caldaia, precipitazioni di fango, formazione di depositi e schiume, incrostazioni, corrosioni.
Le incrostazioni peggiorano la trasmissione del calore, causando una diminuzione del rendimento del generatore di vapore, e innescano corrosioni da sotto deposito delle lamiere oppure ancora peggio pericolosi surriscaldamenti localizzati delle lamiere. L’eccessiva alcalinità dell’acqua che può determinarsi con l’evaporazione, inoltre, determina fragilità caustica, un fenomeno per cui alcune parti della caldaia diventano fragili e possono deteriorarsi fino allo sfaldamento. I danni di questo fenomeno possono essere gravissimi portando, nel peggiore dei casi, al rischio di esplosione.

Effetti di esplosioni di generatori di vapore saturo a tubi da fumo.

Lo spurgo continuo e controllato della caldaia è un processo fondamentale per eliminare impurità e ridurre l’alcalinità in caldaia, ma il suo utilizzo eccessivo è inefficiente perché causa un consumo aggiuntivo di combustibile per riscaldare l’acqua di reintegro. È quindi necessario purificare l’acqua in ingresso al generatore di vapore mediante appositi dispositivi.
I sistemi di trattamento dell’acqua sono di diversa tipologia: quelli più indicati vanno scelti a seconda delle esigenze, delle caratteristiche operative della caldaia e dell’acqua.

Trattamenti esterni per prevenire le incrostazioni:

• per diminuire la concentrazione salina, nelle caldaie a tubi di fumo con pressioni fino a 25 bar si utilizzano addolcitori esterni, che rimuovono calcio, magnesio e altri residui metallici caratteristici dell’acqua dura;
• a seconda della qualità dell'acqua e della pressione, vengono impiegati in alternativa sistemi a osmosi inversa a membrana o sistemi di demineralizzazione completa.

Trattamenti interni per prevenire la corrosione:

• dosaggio chimico che modifica le caratteristiche dell’acqua (con prodotti deossigenanti) e, a seconda del tipo di vapore da produrre (ad uso alimentare o meno), utilizzando prodotti a base di solfiti;
• protezione delle le superfici metalliche con prodotti a base poliamminica, a meno che non si tratti di impianti la cui acqua è destinata all’uso alimentare.

Trattamenti relativi ai gas

• Per rimuovere i gas vengono utilizzati degasatori termofisici, che hanno il vantaggio di utilizzare un processo naturale senza utilizzo di prodotti chimici oltre a contribuire ad alzare il rendimento dei generatori di vapore. L’acqua fredda di reintegro viene portata a circa 102°C, costantemente preriscaldata dalle condense di ritorno dall’impianto e dal vapore dell’impianto.
  

Degasatore termofisico TWA-V, per produzione di vapore fino a 14 t/h

Esistono norme di riferimento che stabiliscono i requisiti minimi per l’acqua di ingresso del generatore e per l’acqua contenuta in caldaia (in particolare per i generatori a tubi di fumo il riferimento è la norma UNI EN 12952).
Vanno quindi analizzate, con diversa periodicità, l’acqua di caldaia, l’acqua di alimento e le condense.

Viessmann offre per i propri generatori di vapore un set completo di sistemi di trattamento dell’acqua, che comprendono addolcitore, dosaggio chimico, degasatore termico, osmosi inversa e sistemi di demineralizzazione.