Il processo di addolcimento ha un’importanza cruciale in tutti gli impianti che utilizzano acqua e può essere indistintamente realizzato in ambito civile oppure industriale.
La necessità di trattare l’acqua utilizzata deriva da una sua caratteristica fondamentale, ovvero la durezza. Essa rappresenta il contenuto totale di sali calcio e magnesio disciolti nell’acqua e viene indicata utilizzando varie unità di misure (gradi tedeschi, gradi francesi, ppm CaCO3); l’unità più utilizzata con le acque potabili è il grado Francese °F.
Le acque definite molto “dure” (o ricche di calcio), evaporando per effetto della temperatura, provocano un progressivo accumulo di carbonati di calcio che si depositano sulle superfici di contatto.
Gli inconvenienti provocati dall’eccessiva durezza sono vari ed investono sia l’ambito domestico che quello industriale: l’acqua dura infatti, può incrostare i tubi, impedire la dissoluzione del sapone e comportare un elevato rischio di formazione di depositi negli impianti diminuendo lo spazio utile per il passaggio dell’acqua con il rischio di sviluppare corrosione.
Il calcare, inoltre, essendo un ottimo isolante termico, può incrostare le resistenze elettriche e pregiudicare i normali scambi termici all’interno dell’impianto (caldaie, tubazioni, scambiatori termici). Altri inconvenienti possono essere legati al funzionamento di altri componenti, fra cui valvole, elettropompe, miscelatori, ecc…
Per evitare questi problemi è indispensabile che i componenti degli impianti siano realizzati in materiale plastico, resistente alla corrosione.
Soluzioni impiantistiche per l’addolcimento dell’acqua
Numerosi sono gli accorgimenti che si possono attuare per ridurre la durezza: per acque non troppo dure e per temperature moderate si può procedere ad un condizionamento chimico.
Si usa un dosatore di particolari sostanze (di solito polifosfati) che presentano la caratteristica di trattenere i sali di durezza in sospensione, impedendone l’aggregazione e la conseguente precipitazione. Un’altra possibilità è quella di fornire carica elettrica ai microcristalli di calcare: in questo modo le cariche positive impediscono l’aggregazione, prevenendo dunque l’incrostazione.
In generale, il processo che permette una riduzione della durezza è chiamato addolcimento e consiste essenzialmente nel trasformare i carbonati e bicarbonati di calcio e di magnesio nei corrispondenti sali di sodio altamente solubili.
Fig 1: Schema di impianto per addolcimento acqua
Addolcire l’acqua permette quindi di aumentare la durata dei macchinari coinvolti nell’uso domestico o industriale e delle loro condutture, contribuendo inoltre ad un miglior funzionamento di tutti i componenti dell’impianto (impianti termici solari, di raffreddamento e relativi a tutte le applicazioni che impiegano acqua per il loro funzionamento).
Il metodo di addolcimento più usato è quello che prevede l’introduzione nell’acqua di determinati quantitativi di calce (ossido di calcio, CaO) e di soda (carbonato di sodio, Na2CO3 ) e consente l’eliminazione, sotto forma di fanghi, della maggior parte dei sali presenti, come schematizzato nella figura precedente.
La circolazione dell’acqua nell’impianto è comandata da una pompa centrifuga; l’entrata e l’uscita dell’acqua trattata viene gestita tramite una o più valvole a membrana o a sfera.
Nel processo più comune, l’addolcimento si ottiene facendo passare l’acqua attraverso uno strato di resine scambiatrici di ioni, le quali trasformano ioni di calcio e di magnesio in ioni di sodio che sono solubili e non incrostanti.
Quando le resine sono sature di calcio e di magnesio vengono nuovamente attivate mediante una soluzione di cloruro di sodio: questo fenomeno è chiamato rigenerazione e deve essere effettuato periodicamente.
All’interno dell’impianto può essere installata una valvola a membrana per garantire acqua non trattata durante la fase di rigenerazione, tramite un circuito così detto di “by pass”: l’erogazione di acqua (non addolcita) avviene con l’impiego di un certo numero di valvole (ad esempio delle valvole a membrana opportunamente collegate): lo schema è rappresentato nella figura sottostante, in cui sono indicati i vari processi dell’addolcimento.
Fig 2: Schema di impianto di addolcimento: è evidenziato il circuito di by-pass
Impianti di addolcimento industriali automatizzati
A livello industriale l’addolcimento viene implementato ogni qualvolta si utilizza acqua nel processo produttivo: lo schema sottostante rappresenta un esempio di trattamento per l’impiego delle caldaie a vapore. In impianti di questo tipo sono spesso implementate tecnologie di automazione in grado di gestire il processo in completa autonomia.
I vantaggi in questo caso possono essere molteplici:
• Sistema di funzionamento automatico
• Riduzione delle incrostazioni
• Manutenzione ridotta
• Riduzione dei consumi di energia e acqua
• Soluzioni personalizzate in base alla specificità dell’impianto
I componenti che solitamente costituiscono impianti di questo tipo sono: un serbatoio di accumulo, un gruppo valvole (solitamente valvole a membrana), una serie di strumenti per il controllo dell’impianto (manometri, eiettori, contatori, ecc..) e infine il gruppo di controllo elettronico (controller).
Il funzionamento dell’addolcitore è gestito quindi automaticamente da un controller elettronico che permette la visualizzazione dei volumi di acqua erogati e consente comunque di programmare la rigenerazione.
A seconda della situazione è possibile gestire i cicli di acqua trattata sia a tempo che a volume, avendo a disposizione un’autodiagnosi di eventuali problematiche (monitoraggio del tempo di apertura e chiusura delle valvole, etc.).
Tali apparecchiature sono destinate all’impiego in campo industriale (lavanderie, alimentazione di generatori di vapore, alimentazione torri di raffreddamento), civile, ospedaliero, ovunque ci sia necessità di un’erogazione continua di acqua addolcita.
(Fonti: www.zanichelli.it)
