qualità e trattamento dell`acqua del circuito chiuso

FOCUS TECNICO
QUALITÀ E TRATTAMENTO
DELL’ACQUA DEL
CIRCUITO CHIUSO
(PARTE 3)
IMPURITA’ DELL’ACQUA
I trattamenti a cui vengono generalmente sottoposte le acque di alimento degli impianti si possono dividere in:
TRATTAMENTI ESTERNI
TRATTAMENTI INTERNI
fisici
chimico-fisici
chimici
filtrazione
addolcimento
condizionamento chimico
degasazione
demineralizzazione
additivazione prodotti filmanti
defangazione
I trattamenti fisici esterni maggiormente diffusi negli impianti a circuito chiuso sono la filtrazione e la defangazione.
Le impurità contenute in sospensione nell’acqua tecnica dei circuiti possono generare una serie di inconvenienti da non
sottovalutare:
Corrosioni per aerazione differenziale
Sono dovute al fatto che, in presenza di acqua, uno
strato di sporco su una superficie metallica porta alla
formazione di due zone (acqua/sporco e sporco/metallo)
con diverso tenore di ossigeno; per tale ragione si
attivano pile localizzate con flussi di corrente che portano
alla corrosione delle superfici metalliche. Sono corrosioni
che possono comportare l’indebolimento, ma anche la
rottura, di componenti quali le caldaie e i radiatori.
Funzionamento irregolare delle valvole
E’ dovuto allo sporco che può aderire tenacemente alle
loro sedi e provocare difformità di regolazione nonché
trafilamenti.
Blocchi e grippaggi delle pompe
Sono causati dallo sporco che circola attraverso
le pompe e che in esse può accumularsi sia per la
particolare geometria delle pompe, sia per effetto dei
campi magnetici generati dalle pompe stesse.
Minor resa degli scambiatori di calore
I depositi di sporco possono infatti ridurre in modo
sensibile sia le portate dei fluidi sia le superfici che
scambiano calore.
FILTRAZIONE
La filtrazione è un processo fisico-meccanico nel quale un liquido in movimento
si separa dalle particelle solide in esso disperse per effetto della loro ritenzione da
parte di un mezzo filtrante poroso attraverso cui il liquido viene fatto passare.
Tradizionalmente negli impianti di riscaldamento a circuito chiuso vengono utilizzati
i filtri a Y: sono costituiti da un cestello di maglia metallica che funziona sia da
elemento filtrante che da raccoglitore dello sporco.
Il flusso tipicamente procede (per motivi di resistenza meccanica) dall’interno verso
l’esterno del cestello filtrante. Le particelle rimangono così intrappolate nella parte
interna dello stesso.
Il filtro viene generalmente installato sulla linea di ritorno prima del generatore di
calore per protteggere lo scambiatore.
Pulizia del filtro
Per effettuare la pulizia a volte è sufficiente aver installato un rubinetto nella parte
inferiore del filtro rivolto verso il basso in modo tale da raccogliere le impurità sul
fondo.
Si deve sottolineare il fatto che spesso le particelle possono aderire al cestello;
per effettuare una pulizia efficace si rende necessario estrarre la maglia filtrante dal
corpo è quindi indispensabile che il filtro sia dotato di due rubinetti di intercettazione
ai suoi capi.
Cartuccia Filtrante
L’elemento fondamentale di un filtro a Y è la cartuccia filtrante in esso contenuta.
Si caratterizza in base alle caratteristiche principali della maglia metallica che la
compone: luce passaggio filtro, mesh, superficie lorda, superficie aperta, vuoto su
pieno, rapporto superficie aperta.
INTERASSE
DIAMETRO
DEL
FILO
LUCE
Luce passaggio filtro (capacità filtrante)
Indica il diametro massimo delle particelle che vengono trattenute dall’azione
meccanica del filtro. Il valore distintivo viene solitamente espresso in mm o μm.
Ad esempio un filtro avente Luce Maglia = 0,40 mm (o 400 μm) trattiene impurità
a partire da quella dimensione.
Il loro limite è insito nel fatto che non riescono ad intercettare, e quindi a togliere
dalla circolazione, particelle di sporco inferiori a 400÷500 μm.
Il diametro minimo della particella intercettata dal filtro viene anche definito capacità
filtrante.
Commercialmente vengono proposti dei filtri aventi capacità filtranti decrescenti
all’aumentare dei diametri nominali delle valvole in modo da avere dei valori di
perdite di carico ragionevoli:
MISURA
1/2”
3/4”
1”
1 1/4”
1 1/2”
2”
LUCE PASSAGGIO FILTRO [μm]
400
400
400
470
470
530
Mesh =
25,40
Ao =
LUCE + Ø filo
(
LUCE
LUCE + Ø filo
Superficie lorda
E’ la superficie esterna della cartuccia filtrante, somma della superficie aperta e
della maglia del filtro.
(
Mesh
Numero di aperture nella maglia del filtro per pollice lineare.
2
x 100%
SUPERFICIE APERTA
Superficie aperta
E’ la somma delle aree di passaggio della maglia filtrante.
Vuoto su pieno (A0)
Rapporto % tra superficie aperta e superficie lorda.
(
LUCE
LUCE + Ø filo
(
Ao =
2
x 100%
Rapporto superficie aperta (Open Area Ratio - OAR)
Rapporto, espresso come proporzione, tra la superficie aperta del filtro e il diametro
nominale della tubazione in cui il filtro è installato.
Kvs
Il valore di kvs è calcolato con filtro completamente pulito e aree di passaggio libere da impurità.
Nella tabella sotto si riportano i valori medi di kvs validi per le tipologie di filtri a Y attualmente in commercio.
MAGLIA FILTRANTE DA 400 μm
MISURA
1/2”
3/4”
1”
1 1/4”
1 1/2”
2”
Kvs
4,1
7,3
11,0
17,4
25,0
37,0
Solitamente per filtri di questo tipo il Rapporto Superficie Aperta (OAR) varia tra 2,5:1 e 3:1.
Per aumentare questo parametro è possibile:
A) sovradimensionare la superficie lorda della cartuccia filtrante e di conseguenza della camera che la contiene mantenendo
invariata la luce della maglia stessa: ciò causa ingombri e costi maggiori.
B) aumentare la luce della maglia filtrante mantenendone invariate le dimensioni di ingombro con relativa diminuzione della
capacità filtrante stessa.
Perdite di carico di un filtro a Y inserito in un circuito chiuso
Si ipotizza di installare in centrale termica un filtro a Y in ottone misura 1”, come da
schema riportato precedentemente.
Dal diagramma delle perdite di carico corrispondente si deduce che per una
portata di progetto di 1500 l/h, il filtro inserito nell’impianto causa una perdita di
carico pari a:
FILTRO A Y
Diametro nominale
DN 25 (1”)
Capacità filtrante
0,4 mm
Kvs
11
Dp FILTRO (intasamento nullo) = 180 mm c.a..
Tale valore corrisponde ad una perdita di carico calcolata con filtro completamente
pulito e con maglia libera da ostruzioni, quindi con un grado di intasamento nullo.
Δp (mm c.a.)
1000
Δp (kPa)
900
800
700
600
Δp (mm c.a.)
1000500900
Δp (kPa)
500
200
45
40
35
30
25
0,9
0,8
0,7
0,6
0,20,1
4500
5000
4500
4000
3500
3000
5000
4000
3500
3000
2500
1800
2500
2000
1800
1600
1400
0,5
0,2
0,18
0,16
0,14
0,12
0,18
0,16
0,14
0,12
2000
1600
1400
1200
900
1000
1000
Come già accenato in un filtro a Y è fondamentale prevedere una pulizia periodica:
le particelle tendono ad aderire alla superficie interna della maglia filtrante e solo
una frazione di esse cade nella parte inferiore per la raccolta delle impurità.
Questo fenomeno provoca un intasamento della maglia filtrante e una drastica
riduzione del rapporto di superficie aperta.
Considerando un Rapporto di Superficie Aperta (OAR) pari a 2,5:1, all’aumentare
dell’intasamento aumentano le perdite di carico del filtro: per un intasamento pari
al 70%, il fattore di aumento delle perdite di carico è pari a 4,5 (dato sperimentale).
1200
900
800
700
500
600
800
700
600
450
500
400
300
350
450
400
200
250
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
1 0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
2
2 1
0,9
1,8 0,8
1,6
1,4 0,7
1,2 0,6
200
10
16
14
12
5
1,8
1,6
1,4
1,2
90
80
70
60
250
20 1018
3
2,5
3
2,5
18
16
14
12
30
25
4
3,5
4.5
4
3,5
350
180 mm c.a.
180 mm c.a.
Per la portata di progetto
Δp FILTRO
pulito
considerata,
il filtro inserito200100
180
nell’impianto in condizioni
160
140
di intasamento nullo causa
120
Peruna
la portata
perditadidiprogetto
carico pari a
considerata,
il filtro inserito 100 5090
180 mm c.a..
80
nell’impianto in condizioni
70
di intasamento nullo causa
60
una perdita di carico pari a
50 45
180 mm c.a..
40
20 35
10
5
4.5
9
8
7
6
450
800
400
700 350
600 300
250
450
400
350 180
160
300 140
250 120
300
Δp FILTRO pulito
10
9
8
7
6
G (l/h)
0,1
G (l/h)
Dp FILTRO (intasamento 70%) = 810 mm c.a..
Δp (mm c.a.)
Δp (kPa)
900
800
700
600
4
3,5
4.5
4
3,5
3
2,5
3
2,5
5
1,8
1,6
1,4
1,2
2
2 1
0,9
1,8 0,8
1,6
1,4 0,7
1,2 0,6
0,9
0,8
0,7
0,6
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,18
0,16
0,14
0,12
1 0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,5
0,2
0,18
0,16
0,14
0,12
0,20,1
5000
4500
4000
3500
3000
5000
4500
4000
3500
2500
2000
2500
2000
1800
1400
1200
1600
1800
1600
1400
1200
800
700
1000
700
600
800
1000
500
450
400
600
500
450
400
350
300
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
3000
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
350
250
200
10
16
14
12
250
20 1018
Δp (kPa)
10
5
4.5
9
8
7
6
70% INTASAMENTO
16
14
12
300
30
25
10
9
8
7
6
70% INTASAMENTO
200
180 mm c.a.
180 mm c.a.
810 mm c.a.
810 mm c.a.
Un intasamento del 70% della superficie
Δp FILTRO
del filtro causa un aumento della perdita Δp (mm c.a.)
70% intasamento
di carico per un fattore pari a 4,5 volte 1000500900 450
800
il valore calcolato con l’intasamento nullo:
400
700 350
Un 180
intasamento
70%
dellamm
superficie
mm c.a. del
x 4,5
= 810
c.a..
600 300
del filtro causa un aumento della perdita
di carico per un fattore pari a 4,5 volte
500 450 250
Δp FILTRO
pulito
il valore calcolato
con l’intasamento
nullo:
200400 180
350
180 mm c.a. x 4,5 = 810 mm c.a..
160
300 140
250 120
Per la portata di progetto
Δp FILTRO
pulito
considerata,
il filtro inserito200100 90
180
nell’impianto in condizioni
160 80
140 70
di intasamento nullo causa
120 60
Peruna
la portata
perditadidiprogetto
carico pari a
considerata,
il filtro inserito 100 5090
180 mm c.a..
45
80 40
nell’impianto in condizioni
70 35
di intasamento nullo causa
60 30
una perdita di carico pari a
50 45 25
180 mm c.a..
40
20 35
18
900
1000
900
Δp FILTRO
70% intasamento
G (l/h)
0,1
G (l/h)
0,9
0,8
0,7
0,6
45
40
35
30
25
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
DEFANGATORE
18
16
14
12
La camera di raccolta presenta le seguenti particolarità:
• è situata nella parte bassa del dispositivo ad una distanza tale dagli attacchi
in modo tale che le impurità raccolte non risentano delle turbolenze del flusso
attraverso il reticolo.
• è capiente per aumentare la capacità di accumulo dei fanghi e quindi diminuire
la frequenza di svuotamento/scarico (a differenza dei filtri che devono essere
puliti di frequente).
• A differenza dei filtri, la rete interna del defangatore non si intasa e raramente ne
risultaΔp
necessaria
la rimozione/pulizia. Per questo
non occorre installare
Δpmotivo
(mm c.a.)
FILTRO
1000 900
valvole70%
di intercettazione
ai capi del dispositivo.
intasamento
800
La camera di Un
accumulo
è dotata di un
700 rubinetto di scarico per
intasamentodel
deldefangatore
70% della superficie
600
del
filtro
causa
un
aumento
della
perdita
effettuare lo spurgo
delle impurità raccolte nella parte bassa anche ad impianto
di carico per un fattore pari a 4,5 volte
500 450
funzionante. il valore calcolato con l’intasamento nullo:
400
180 mm c.a. x 4,5 = 810 mm c.a..
4500
5000
4000
3500
3000
1800
2500
4.5
4
3,5
90
80
70
60
0,9
0,8
0,7
0,6
45
40
35
30
25
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
5000
4500
4000
3500
3000
2500
0,18
0,16
0,14
0,12
2000
1800
1600
1000
1200
700
600
500
450
400
350
250
200
1400
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
18
16
14
12
Perdite di carico di un defangatore
Nello schema di centrale viene utilizzato un defangatore misura 1”: tale
dispositivo rimuove efficacemente le particelle di impurità con perdite di carico
molto basse e indipendenti dalla quantità di impurità raccolte.
Kvs
28,1
90
80
70
60
0,9
0,8
0,7
0,6
45
40
35
30
25
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,18
0,16
0,14
0,12
4500
4000
3500
3000
2500
1600
1400
1200
1800
2000
1000
900
800
700
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
5000
18
16
14
12
600
10
4.5
4
3,5
1,8
1,6
1,4
1,2
500
20
10
180
160
140
120
450
28 mm c.a.
Δp DEFANGATORE
G (l/h)
5
3
2,5
400
50
0,1
0,005 mm=5 μm
70% INTASAMENTO
350
100
0,2
Δp (kPa)
450
400
350
300
250
300
200
0,5
DN 25 (1”)
9
8
7
6
250
Δp FILTRO pulito
500
1
Capacità di
separazione
particelle
900
800
700
600
200
Un normale filtro a Y produce
una perdita di carico iniziale
che aumenta all’aumentare
del grado di intasamento.
2
Diametro nominale
Δp (mm c.a.)
1000
5
DEFANGATORE
Δp DEFANGATORE = 29 mm c.a..
180 mm c.a.
2000
70% INTASAMENTO
1,8
1,6
1,4
1,2
10
Δp FILTRO
70% intasamento
10
180
160
140
120
20
810 mm c.a.
1600
Δp (kPa)
900
Per la portata di progetto
considerata, il filtro inserito 100
nell’impianto in condizioni
di intasamento nullo causa
una perdita di carico pari a
50
180 mm c.a..
0,1
3
2,5
800
200
0,2
G (l/h)
9
8
7
6
350
300
250
300
180 mm c.a.
810 mm c.a.
Δp FILTRO pulito
1400
900
800
700
600
450
200
500
400
350
300
250
10 filtrazione ma più efficace in
La defangazione è un trattamento fisico simile alla
quanto basato sull’azione combinata di più fenomeni: le particelle collidendo
contro l’elemento interno a raggiera vengono separate e l’ampio volume interno,
riducendo la velocità del fluido, ne favorisce la precipitazione nella camera di
raccolta.
0,5
0,18
0,16
0,14
0,12
PORTATA DI PROGETTO
1500 l/h
1200
20
1
90
80
70
60
1000
180 mm c.a.
considerata, il filtro inserito 100
nell’impianto in condizioni
di intasamento nullo causa
una perdita di carico pari a
50
180 mm c.a..
2
1
0,5
0,2
0,1
G (l/h)
Efficienza di separazione
. )
La capacità di separazione (di un defangatore
è funzione essenzialmente di tre
parametri:
1) aumenta all’aumentare della dimensione della particella e della massa. Le
particelle più grandi e pesanti precipitano prima di quelle più leggere.
2) aumenta al diminuire della velocità. Se la velocità di trascinamento si riduce, si
ha una zona di calma all’interno del defangatore e le particelle si separano con più
facilità
3) aumenta all’aumentare del numero delle ricircolazioni. Il fluido nel circuito,
attraversando il defangatore più volte duranteDIRil TCAL
funzionamento, è sottoposto ad
un’azione progressiva di separazione, fino all’eliminazione completa delle impurità.
Efficienza (% )
Efficienza (% )
(
Quantità separata
Quantità iniziale
FILTRI A CALZA
Il limite del defangatore risulta quindi essere il numero di passaggi che il fluido
termovettore deve effettuare attraverso il dispositivo per ottenere l’efficienza di
separazione dichiarata.
FILTRI SPECIALI
Efficienza
50 passaggi (1 m/s)
1000
400
500
210
250
150
105
50
63
35
0
20
ZONA DI LAVORO
Dimensioni
par ticelle
(μm)
1000
500
210
250
150
105
50
63
20
35
20
16
40
0
10
60
20
0
80
40
5
100
60
Dimensioni
par ticelle
(μm)
80
Efficienza
50 passaggi (0,5 m/s)
.100%)
16
Efficienza
50 passaggi (1 m/s)
10
Efficienza
50 passaggi (0,5 m/s)
100%
0
Quantità iniziale
5
Quantità separata
100
ZONA DI LAVORO
DIRTCAL
FILTRI
AY
FILTRI
AY
Per eliminare le impurità contenute nell’acqua tecnica del circuito la soluzione migliore consiste nell’utilizzo
abbinato di un filtro a Y e un defangatore. In questo modo è possibile utilizzare una maglia interna del filtro
con luce di passaggio maggiorata rispetto allo standard da commercio (400 μm) diminuendo così le perdite di
carico dovute al progressivo intasamento.
Il filtro contribuisce durante il primo passaggio bloccando le particelle con dimensioni superiori alla maglia
mentre il defangatore nei passaggi successivi elimina completamente le impurità presenti fino alla dimensione
minima nominale (5 μm).
Defangatore in tecnopolimero
L’utilizzo di un defangatore in tecnopolimero consente di abbinare caratteristiche
tecniche e funzionali ottimali con flessibilità e compattezza di prodotto. La ghiera
orientabile permette inoltre l’utilizzo del dispositivo sia su tubazioni orizzontali (1)
che verticali (2) agevolandone così l’installazione.
Le caratteristiche fondamentali del tecnopolimero sono:
- elevata resistenza alla deformazione plastica
- buona resistenza alla propagazione di cricche
- bassissimo assorbimento di umidità
- elevata resistenza all’abrasione
- mantenimento delle prestazioni al variare della temperatura
- compatibilità con i glicoli e gli additivi utilizzati nei circuiti.
1
2
0850313
Separazione delle impurita’ ferrose
La serie di defangatori forniti di magnete, consente una maggiore efficacia
nella separazione e raccolta di impurità ferrose. Esse vengono trattenute nel
corpo interno del defangatore dal campo magnetico creato dai magneti inseriti
nell’apposito anello esterno.
L’anello esterno è inoltre estraibile dal corpo per consentire la decantazione e la
sucecssiva espulsione dei fanghi, sempre ad impianto funzionante.
Essendo l’anello magnetico posizionato esternamente al corpo del defangatore
non vengono alterate le caratteristiche idrualiche del dispositivo.
DOCUMENTAZIONE DI RIFERIMENTO: DEPLIANT 01240
DEPLIANT 01137
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