Circuito aperto
L’acqua dell’impianto viene distribuita sul pacco di scambio a diretto contatto con l’aria, si raccoglie nella vasca e ritorna all’impianto: il trattamento riguarda l’intero circuito.
Torri evaporative
Il trattamento dell’acqua delle torri evaporative
In una torre evaporativa una piccola parte dell’acqua evapora e raffredda tutta la massa restante. L’acqua che evapora è praticamente pura: i sali disciolti restano nel circuito e si concentrano. Per mantenere la torre efficiente e sicura occorre controllare la concentrazione con lo spurgo, contrastare incrostazioni e corrosione e impedire la proliferazione batterica, legionella compresa.
- Bilancio dell’acqua
- Cicli di concentrazione
- Incrostazioni, corrosione e biofilm
- Antincrostante e biocidi
- Linee guida legionellosi 2015
2 – 4Cicli di concentrazione più frequenti
0,05%Trascinamento massimo (Linee guida 2015)
20 – 50°CTemperature a rischio per la legionella
2voltePulizia e disinfezione all’anno, in esercizio continuo
La torre
Come funziona una torre evaporativa
La torre cede all’atmosfera il calore di un impianto: l’acqua calda scende sul pacco di scambio, incontra una corrente d’aria e una sua piccola frazione evapora, sottraendo calore a quella che ricade raffreddata nella vasca. Più l’aria è secca, maggiore è l’evaporazione possibile.
Le sei fasi del funzionamento →
Circuito chiuso
Il fluido da raffreddare scorre in una batteria di tubi e non entra in contatto con l’aria; sulla batteria ricircola un’acqua di raffreddamento separata, che evapora ed è soggetta agli stessi fenomeni.
Bilancio dell’acqua
Il bilancio dell’acqua
L’acqua che esce dal circuito deve essere sostituita: il reintegro è pari alla somma di evaporazione, spurgo e trascinamento, più eventuali perdite.
Evaporazione
È la parte dell’acqua che raffredda il resto: esce come vapore puro e lascia nel circuito tutti i sali disciolti.
Trascinamento
Goccioline trascinate fuori dall’aria in uscita, con la stessa composizione dell’acqua circolante; si limitano con i separatori di gocce.
Spurgo
Lo scarico di una parte dell’acqua concentrata, comandato dalla conducibilità: è l’unico modo per allontanare i sali accumulati.
Reintegro
L’acqua nuova che sostituisce quella evaporata, scaricata e trascinata; misurata da un contatore, è la base del dosaggio dell’antincrostante.
Cicli di concentrazione
I cicli di concentrazione
Indicano quante volte l’acqua del circuito è più concentrata di quella di reintegro: sono il rapporto tra la conducibilità del circuito e quella del reintegro e, poiché i sali entrano con il reintegro ed escono con lo spurgo, sono circa uguali al rapporto tra i volumi di reintegro e di spurgo.
Come si misurano
Con due sonde di conducibilità, sul circuito e sul reintegro, oppure con due contatori, sul reintegro e sullo spurgo. Se i due rapporti non coincidono, nel circuito ci sono perdite, sfiori o prelievi non contabilizzati.
Valori tipici
Molti impianti lavorano tra 2 e 4 cicli; con un’acqua di reintegro adatta e un trattamento efficace si superano i 6. Passando da 3 a 6 cicli il reintegro si riduce di circa il 20% e lo spurgo del 50%.
Il limite
Più cicli significano meno acqua consumata, ma anche più sali in soluzione: il valore massimo dipende dalla qualità del reintegro e dall’efficacia del trattamento contro incrostazioni e corrosione.
Incrostazioni
I sali che superano il limite di solubilità precipitano: calcio e magnesio si depositano dove l’acqua è più calda, negli scambiatori e nella parte alta del pacco di scambio. Lo strato isola e riduce lo scambio termico.
Corrosione
Sali disciolti e ossigeno favoriscono la perdita di metallo, generalizzata o localizzata (vaiolatura); la velocità aumenta con la temperatura ed è massima all’uscita degli scambiatori.
Biofilm e legionella
Calore, nutrienti e depositi favoriscono alghe, batteri e biofilm, che isola le superfici e protegge i microrganismi. La torre disperde aerosol: in Italia le epidemie di legionellosi più rilevanti degli ultimi vent’anni sono state associate a torri di raffreddamento.
Prodotti
I prodotti del trattamento
Ogni prodotto ha una funzione precisa. Antincrostanti e inibitori di corrosione sono principi attivi distinti, ma nelle torri vengono in genere riuniti in un’unica formulazione, dosata in proporzione all’acqua di reintegro.
Le modalità di dosaggio dei sistemi →
Antincrostanti
Impediscono la formazione dei depositi minerali: carbonato, solfato e fosfato di calcio, silicato di magnesio e silice. Le incrostazioni riducono lo scambio termico e favoriscono la corrosione sotto deposito. Si impiegano fosfonati e polimeri, come acrilati e copolimeri dell’acido maleico, che mantengono i sali in soluzione o in sospensione.
Inibitori di corrosione
Formano un film protettivo sulle superfici metalliche contro la corrosione dovuta a ossigeno, acidi, temperatura elevata e contaminanti. Le formulazioni più diffuse contengono fosfati, sali di zinco, fosfonati e inibitori organici; in presenza di leghe di rame servono composti azolici, come il tolitriazolo (TTA). Proteggono l’acciaio al carbonio, le leghe di rame e gli altri metalli del circuito.
Disperdenti
Mantengono in sospensione solidi sospesi, sali precipitati, prodotti di corrosione e residui biologici, evitando che si depositino sulle superfici di scambio: non impediscono la formazione delle incrostazioni, ma disperdono i solidi che si formano, che vengono così allontanati con lo spurgo. Si impiegano polimeri acrilici, copolimeri dell’acido maleico e polimeri solfonati; di norma vengono dosati con lo stesso sistema dell’antincrostante.
- Evitano l’agglomerazione delle particelle fini
- Riducono i depositi nei tubi degli scambiatori e nelle parti interne della torre
- Contribuiscono al controllo dei fanghi
- Mantengono costante l’efficienza dello scambio termico
- Agiscono in sinergia con antincrostanti e biocidi
Correzione del pH
L’acido controlla l’alcalinità e il pH dell’acqua di ricircolo: un pH elevato aumenta la tendenza a incrostare, in particolare per carbonato e fosfato di calcio, mentre un pH troppo basso aumenta la corrosione. Acido solforico o cloridrico si dosano quando il programma di trattamento prevede di mantenere il pH in un intervallo definito.
Biocidi ossidanti
Controllano la crescita di alghe, batteri, funghi e melme, che sporcano le superfici, favoriscono la corrosione, riducono lo scambio termico, intasano gli ugelli e formano fanghi. Cloro, ipoclorito, bromo, biossido di cloro, perossido di idrogeno: agiscono per ossidazione e si mantengono con un residuo misurabile, controllabile in continuo con il Redox o con una cella amperometrica. Il cloro perde efficacia sopra pH 7,5 – 8; il bromo resta efficace a pH più alti.
Biocidi non ossidanti
Composti organici che agiscono su specifici processi della cellula; si dosano a intervalli e richiedono tempi di contatto da alcune ore a un giorno. L’uso prolungato dello stesso prodotto può selezionare microrganismi resistenti: per questo si alternano due biocidi diversi.
Biodisperdente
Penetra e scioglie la matrice del biofilm, lo stacca dalle superfici e lo espone all’azione dei biocidi, ripristinando l’efficienza dello scambio termico.
Punto di iniezione
I prodotti si iniettano in genere nella vasca di raccolta dell’acqua raffreddata, nella zona più lontana dall’aspirazione della pompa di ricircolo, così da garantire un tempo di contatto adeguato; alcuni prodotti si dosano invece in linea. Il punto di iniezione più adatto dipende dal prodotto impiegato.
Verifica
Verificare l’efficacia del trattamento
Tracciante
Una sostanza fluorescente inerte, aggiunta all’antincrostante in proporzione nota, viene misurata dal fluorimetro in ppb: se ne ricava la concentrazione effettiva del prodotto nell’acqua.
Traccianti →
Corrosione
La sonda a resistenza di polarizzazione lineare misura in continuo la velocità di corrosione, espressa in MPY; i provini, esposti per un periodo definito, la verificano nel lungo periodo dalla perdita di peso.
Sonda di corrosione →
Torbidità
Il torbidimetro nefelometrico misura la luce diffusa dalle particelle sospese, in NTU: segnala sporcamento del circuito e variazioni della qualità dell’acqua di reintegro.
Torbidità →
Normativa
Le Linee guida legionellosi 2015 per le torri
Le Linee guida per la prevenzione ed il controllo della legionellosi, approvate dalla Conferenza Stato-Regioni il 7 maggio 2015, dedicano alle torri di raffreddamento indicazioni su installazione e gestione. Le riportiamo in sintesi.
Installazione
Bocche di scarico almeno 2 m sopra o almeno 20 m in orizzontale (preferibilmente oltre 50 m) da finestre, prese d’aria e luoghi frequentati; materiali resistenti alla corrosione e ai disinfettanti, impianto ispezionabile, vasca liscia con scarico nel punto più basso; separatori di gocce ad alta efficienza, con perdite inferiori allo 0,05% della massa d’acqua circolante.
Trattamento dell’acqua
Trattamento biocida su base continua, ottenuto ad esempio con il dosaggio comandato da una cella amperometrica o da una sonda Redox, affiancato da disinfezioni periodiche stabilite dalla valutazione del rischio; trattamento contro incrostazioni e corrosione; ricambio periodico di parte dell’acqua ed eventuale addolcimento del reintegro.
Pulizia e disinfezione
Prima del collaudo, a fine e a inizio stagione o dopo lunghe inattività e, per gli impianti in funzione continua, almeno due volte l’anno.
Controlli e registrazioni
Analisi microbiologiche periodiche, con campioni prelevati dalla vasca o dal ritorno caldo; vanno conservate le registrazioni di manutenzioni, pulizie e disinfezioni.
Livelli di intervento per le torri di raffreddamento
| Legionella (UFC/l) | Intervento |
|---|---|
| Fino a 1.000 | Verifica delle pratiche di controllo. |
| 1.001 – 10.000 | Verifica delle pratiche di controllo, aumento del dosaggio del biocida e nuovo campionamento; se il risultato si conferma, revisione della valutazione del rischio. |
| 10.001 – 100.000 | Disinfezione dell’impianto e revisione della valutazione del rischio, con eventuale pulizia meccanica della vasca. |
| Oltre 100.000 | Fermo dell’impianto, disinfezione e revisione della valutazione del rischio; il riavvio è consentito con un risultato inferiore a 1.000 UFC/l. |
Sintesi della Tabella 7 delle Linee guida 2015. Dopo la disinfezione il controllo si ripete a circa 48 ore e, se negativo, dopo 1 mese, 3 mesi e poi ogni 6 mesi o secondo il piano di controllo.
Dati tecnici
I termini tecnici
25 voci
| Termine | Significato |
|---|---|
| Spurgo (blow-down) | Scarico di una parte dell’acqua circolante per mantenere la concentrazione dei sali entro il valore stabilito; nei sistemi automatici è comandato dalla conducibilità. |
| Reintegro (make-up) | Acqua immessa nel circuito per compensare evaporazione, spurgo, trascinamento e perdite. |
| Trascinamento (drift) | Goccioline d’acqua trascinate fuori dalla torre dall’aria in uscita, con la stessa composizione dell’acqua circolante. |
| Cicli di concentrazione | Rapporto tra la conducibilità dell’acqua del circuito e quella dell’acqua di reintegro. |
| Set point di spurgo | Valore di conducibilità oltre il quale lo strumento apre la valvola di scarico. |
| Ritardo | Tempo che deve trascorrere oltre il set point prima dell’apertura dello scarico: evita interventi dovuti a disturbi momentanei della misura. |
| Banda morta | Scarto sotto il set point che la conducibilità deve raggiungere perché lo scarico si chiuda: con set point 1.500 µS/cm e banda morta 200 µS/cm lo scarico si apre sopra 1.500 e si chiude sotto 1.300 µS/cm. |
| Timeout di spurgo | Tempo massimo di apertura dello scarico: allo scadere lo strumento chiude lo scarico e segnala l’allarme, a protezione da guasti della valvola o della sonda. |
| Pre-scarico (pre-bleed) | Scarico eseguito prima del dosaggio del biocida, a tempo o fino a una conducibilità inferiore: durante il dosaggio e il successivo lock-out lo scarico resta infatti bloccato. |
| Lock-out | Blocco della valvola di scarico per il tempo impostato al termine del dosaggio del biocida: il prodotto resta nel circuito per il tempo di contatto necessario e non viene scaricato. Il ciclo segue l’ordine pre-scarico, pre-biocida, biocida, lock-out. |
| Feed & Bleed | La pompa dell’antincrostante funziona per tutta la durata dell’apertura dello scarico. |
| Feed & % Bleed | Al termine dello scarico la pompa dosa per una percentuale della sua durata: con 10 minuti di scarico al 50%, 5 minuti di dosaggio. |
| Feed & % Time | La pompa dosa per una percentuale di un ciclo di tempo fisso: con un ciclo di 1 ora al 50%, 30 minuti di dosaggio. |
| Dosaggio a contatore | A ogni numero prefissato di impulsi del contatore di reintegro la pompa dosa per un tempo impostato, ad esempio 30 minuti ogni 50 impulsi. |
| Dosaggio a ppm costanti | Lo strumento calcola dagli impulsi del contatore il volume di prodotto necessario a mantenere la concentrazione impostata, in base alla concentrazione del prodotto e alla portata della pompa. |
| Biocida ossidante | Disinfettante che agisce per ossidazione (cloro, bromo, biossido di cloro, perossido di idrogeno), mantenuto con un residuo misurabile; con una cella amperometrica o una sonda Redox si dosa in continuo in funzione della misura. |
| Biocida non ossidante | Composto organico che agisce su specifici processi della cellula; si dosa a intervalli, con tempi di contatto lunghi. |
| Pre-biocida (attivatore) | Prodotto dosato per un tempo impostato prima del biocida, da un’uscita dedicata dello strumento: è generalmente un attivatore del successivo dosaggio. |
| Biodisperdente | Prodotto che scioglie la matrice del biofilm e lo espone all’azione dei biocidi. |
| Tracciante | Sostanza fluorescente inerte aggiunta al prodotto in proporzione nota; il fluorimetro ne misura la concentrazione in ppb (µg/l). |
| MPY | Mils per year, millesimi di pollice di metallo persi in un anno: 1 MPY corrisponde a 0,0254 mm/anno. |
| Resistenza di polarizzazione lineare | Metodo elettrochimico di misura della corrosione: si impone all’elettrodo un piccolo scostamento di potenziale e dalla corrente risultante si ricava la velocità di corrosione istantanea. |
| Provini di corrosione | Lamine di metallo esposte all’acqua del circuito per un periodo definito: la velocità di corrosione si ricava dalla perdita di peso. |
| NTU | Unità di misura della torbidità con metodo nefelometrico, cioè della luce diffusa a 90° dalle particelle sospese. |
| Controllo di flusso | Sensore che rileva il passaggio d’acqua nel porta sonde: in sua assenza i dosaggi vengono sospesi e si attiva l’allarme. |
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Consulenza tecnica
Indicateci le caratteristiche della torre, la portata di ricircolo, la qualità dell’acqua di reintegro e i prodotti impiegati: proporremo il sistema di trattamento più adatto.