Una torre di raffreddamento \u00e8 un impianto che consente di smaltire in modo rapido il calore sfruttando il principio naturale di funzionamento del raffreddamento evaporativo che consente di raffreddare una massa d\u2019acqua mediante lo scambio con l\u2019aria ambiente. l\u2019acqua ha assorbito in un processo di raffreddamento per scambio termico. La torre di raffreddamento ha la funzione di massimizzare la superficie di contatto aria-acqua e creare l\u2019effetto dell\u2019evaporazione dell\u2019acqua a contatto con l\u2019aria in controcorrente.<\/p>\n\n\n\n
L’acqua di reintegro del sistema di raffreddamento pu\u00f2 sembrare pulita, ma anche l’acqua filtrata contiene minerali disciolti invisibili e alcune sostanze insolubili che rappresentano una seria minaccia per l’efficienza del raffreddamento. Queste sostanze includono sporco o limo, minerali, gas e organismi microbiologici che, se non trattati, possono accumularsi e causare riduzioni significative dell’efficienza di trasferimento del calore, aumento della manutenzione o addirittura l’arresto totale del sistema.<\/p>\n\n\n\n
I sistemi a ricircolo aperto sono i primi candidati per i problemi di contaminazione. I contaminanti tendono ad accumularsi o a concentrarsi nelle torri di raffreddamento aperte. Man mano che l’acqua evapora, lascia dietro di s\u00e9 tutti i contaminanti che originariamente trasportava nel sistema. I solidi extra si raccolgono nel bacino della torre. Man mano che viene aggiunta acqua dolce per compensare le perdite per evaporazione, nuovi contaminanti entrano nel sistema e si aggiungono ai solidi totali. Altri contaminanti vengono raccolti dall’aria mentre l\u2019acqua precipita attraverso la torre.<\/p>\n\n\n\n
Le problematiche pi\u00f9 comuni che si incontrano nella gestione di circuiti con torri evaporative sono principalmente tre:<\/p>\n\n\n\n
La corrosione \u00e8 una reazione tra un metallo e il suo ambiente.
L\u2019impianto di una torre di raffreddamento \u00e8 un ambiente che include acqua di raffreddamento aerata, depositi di calcare, pellicole superficiali, contaminanti di processo e crescite microbiologiche. Queste e altre condizioni portano a un rapido deterioramento della torre di raffreddamento, degli scambiatori di calore e del sistema di tubazioni. Le apparecchiature di scambio termico nei sistemi di raffreddamento sono realizzate con vari metalli come acciaio, rame, acciaio zincato e acciaio inossidabile. Questi metalli, se non adeguatamente protetti, si corrodono quando esposti all’aria e all’acqua. Questo processo distruttivo pu\u00f2 causare crepe, perdite e guasti prematuri dei componenti del sistema. L’ossigeno \u00e8 l’ingrediente principale nel processo di corrosione. Poich\u00e9 l’acqua in un sistema di raffreddamento a ricircolo aperto \u00e8 satura di ossigeno, \u00e8 necessario un programma continuo di controllo della corrosione per mantenere la massima efficienza operativa e prolungare la vita utile delle apparecchiature dell\u2019impianto.<\/p>\n\n\n\n
La velocit\u00e0 della reazione di corrosione dipende da diverse variabili tra cui la quantit\u00e0 di ossigeno disciolto disponibile al catodo, la temperatura, il pH dell’acqua, la velocit\u00e0 dell’acqua e i solidi totali disciolti. Nella chimica dell’acqua di raffreddamento, il principale fattore di controllo della velocit\u00e0 \u00e8 la quantit\u00e0 di ossigeno disciolto disponibile sulla superficie metallica. Un efficace controllo della corrosione si basa sulla capacit\u00e0 degli inibitori chimici di ritardare o inibire la reazione chimica che si verifica all’anodo o al catodo. Gli inibitori di corrosione che sono efficaci nel controllare le reazioni che si verificano all’anodo sono chiamati inibitori anodici. Quelli che funzionano al catodo sono chiamati inibitori catodici. Si ritiene che questi inibitori funzionino in virt\u00f9 della loro capacit\u00e0 di formare una pellicola molecolare sulla superficie metallica. L’inibitore polarizza la cella di corrosione anodo\/catodo, rallentando o arrestando cos\u00ec la reazione di corrosione. Vari inibitori di corrosione vengono aggiunti ai sistemi dell’acqua di raffreddamento per controllare il tasso di corrosione su acciaio dolce, rame e leghe di rame, acciaio inossidabile, acciaio zincato e alluminio. Poich\u00e9 alcuni inibitori sono pi\u00f9 efficaci nel controllare la corrosione di un particolare metallo rispetto ad altri, il programma di controllo della corrosione dovrebbe essere adattato alla metallurgia del sistema. Un efficace programma di trattamento dell’acqua di raffreddamento inizia sempre con un audit della metallurgia del sistema, della progettazione delle apparecchiature e dei materiali di costruzione. Una volta completato questo, pu\u00f2 essere implementato un efficace programma di controllo chimico della corrosione.<\/p>\n\n\n\n
I minerali nell’acqua di raffreddamento, come il carbonato di calcio, il silicato di magnesio e l’ossido di ferro, sono normalmente solubili in condizioni operative tipiche, ma in alte concentrazioni usciranno dalla soluzione per formare cristalli duri e densi comunemente noti come incrostazioni. I depositi di calcare non trattati formano strati densi e isolanti sulle apparecchiature di trasferimento del calore. Questi depositi riducono l’efficienza di raffreddamento agevolando il fenomeno della corrosione sotto i depositi di calcare. La durezza dell\u2019acqua indica la concentrazione di Calcio (Ca) e Magnesio (Mg) responsabili delle formazioni calcaree, insieme alla concentrazione di bicarbonati (alcalinit\u00e0). La durezza \u00e8 un parametro che si pu\u00f2 controllare mediante l\u2019uso degli impianti addolcitori con resine a scambio ionico in grado di sostituire il calcio e il magnesio con il sodio (che non forma depositi).<\/p>\n\n\n\n
Le incrostazioni si formano nelle tubazioni e nei pacchi di riempimento delle torri evaporative. La durezza dell\u2019acqua indica la concentrazione di Calcio (Ca) e Magnesio (Mg) responsabili delle formazioni calcaree, insieme alla concentrazione di bicarbonati (alcalinit\u00e0). La durezza \u00e8 un parametro che si pu\u00f2 controllare mediante l\u2019uso degli impianti addolcitori con resine a scambio ionico in grado di sostituire il calcio e il magnesio con il sodio (che non forma depositi).
E\u2019 pertanto consigliabile utilizzare acqua addolcita con l\u2019aggiunta di prodotti antincrostanti, e di controllare costantemente i punti di spurgo del circuito. I formulati antincrostanti modificano la struttura del carbonato di calcio in una forma poco aderente e irregolare affinch\u00e9 non si aggreghi in cristalli la cui massa costituisce il deposito.
Anche l\u2019alcalinit\u00e0 dell\u2019acqua \u00e8 un elemento fondamentale per il controllo delle incrostazioni. Si deve monitorare riducendola con opportuni prodotti e, in particolare, riducendo la concentrazione attraverso gli spurghi, sia nelle torri sia nelle caldaie. Esistono tabelle guida che descrivono i limiti di controllo per durezza e per l\u2019alcalinit\u00e0 al fine di prevenire le incrostazioni negli impianti; il rispetto a tali limiti deve essere tuttavia sempre associato all\u2019uso di efficaci prodotti antincrostanti.<\/p>\n\n\n\n
Questa problematica, per la variet\u00e0 delle tipologie dei microrganismi, necessita di un approfondimento pi\u00f9 ampio.
Olio, limo, argilla e altri solidi sospesi finiscono inevitabilmente nei sistemi di raffreddamento dell’acqua. Lo sporco e i detriti rimossi dall’aria e il particolato che entra attraverso l’acqua di reintegro sono la principale fonte di agenti contaminanti. Internamente, i sottoprodotti arrugginiti della corrosione contribuiscono ai depositi di fouling. Man mano che queste impurit\u00e0 si accumulano, tendono a formare grandi depositi che sporcano pompe, griglie, scambiatori di calore e altri componenti del sistema.<\/p>\n\n\n\n
Migliaia di minuscoli organismi possono infestare un sistema di acqua di raffreddamento attraverso detriti aerodispersi, insetti, escrementi di uccelli e altre fonti di batteri. Batteri, alghe e funghi sono particolarmente fastidiosi perch\u00e9 possono crescere in grandi colonie o popolazioni che ostruiscono i componenti del sistema e limitano il flusso d’acqua. Alcuni organismi producono prodotti di scarto acidi che favoriscono la vaiolatura sulle superfici metalliche.<\/p>\n\n\n\n
I batteri producono masse viscide che possono crescere in grandi depositi superficiali. Le alghe richiedono la luce solare per crescere e generalmente abitano le aree aperte del ponte della torre di raffreddamento. I funghi mangiano la fibra di legno e quindi rappresentano una minaccia per i componenti in legno del sistema.<\/p>\n\n\n\n
I microbi sono raggruppati in tre grandi categorie: alghe, batteri e funghi.<\/p>\n\n\n\n
Le alghe<\/strong> sono organismi unicellulari o pluricellulari che contengono clorofilla, il pigmento verde delle piante. Questi organismi usano la clorofilla nel processo di respirazione chiamato fotosintesi per convertire l’anidride carbonica e l’acqua in carboidrati ricchi di energia, rilasciando ossigeno nel processo. L’energia per il processo di fotosintesi proviene dalla luce solare. Le specie pi\u00f9 comuni di alghe verdi che si trovano nei sistemi di acqua di raffreddamento sono Chlorella, Scenedesmus, Pediastrum e Oocystis.<\/p>\n\n\n\n I batteri<\/strong> sono organismi unicellulari di dimensioni variabili da meno di 0,5 micron a 3,0 micron. Le cellule batteriche sono sferiche (cocchi), cilindriche (bacilli) o elicoidali (spirilla). I funghi<\/strong> sono piante multicellulari prive di clorofilla. Le crescite di funghi possono essere fastidiose nel funzionamento delle torri di raffreddamento in quanto alcune specie causano il deterioramento fungino delle strutture di supporto in legno nutrendosi dei componenti di cellulosa o lignina del legno.<\/p>\n\n\n\n Ecco i problemi che i microbi possono causare nei sistemi di raffreddamento dell\u2019acqua:<\/p>\n\n\n\n Corrosione:<\/strong> le crescite microbiologiche sono l’agente causale dell’attacco corrosivo nei sistemi di raffreddamento dell’acqua. Il termine per questo \u00e8 \u201ccorrosione indotta microbiologica\u201d o MIC. Alcuni organismi, come i riduttori di solfato e i produttori di melma, secernono un sottoprodotto acido del loro metabolismo, come l’idrogeno solforato o l’acido cloridrico. Ci\u00f2 riduce localmente il pH e provoca un attacco accelerato al metallo sottostante. I depositi di fango e le alghe formano anche cellule differenziali di ossigeno localizzate che portano alla corrosione da sottodeposito del metallo.<\/p>\n\n\n\n Limitazione del flusso d\u2019acqua:<\/strong> i tappetini di alghe e le melme batteriche spesso limitano il flusso d’acqua. Le alghe crescono in grandi colonie o stuoie sui ponti di distribuzione delle torri di raffreddamento. Queste colonie bloccano le porte di distribuzione o tappano gli spruzzi d’acqua. I batteri che formano la melma secernono una melma gelatinosa che pu\u00f2 bloccare il flusso attraverso uno scambiatore di calore. La melma intrappola anche sporco e detriti che si accumulano nello scambiatore, bloccando ulteriormente il flusso dell\u2019acqua.<\/p>\n\n\n\n Ridurre il trasferimento di calore:<\/strong> normalmente, le incrostazioni minerali sono la causa principale del ridotto trasferimento di calore nei sistemi di raffreddamento. Tuttavia, anche le escrescenze di melma e altri detriti microbiologici possono isolare la superficie di trasferimento del calore, causando una drastica riduzione della velocit\u00e0 di trasferimento del calore.<\/p>\n\n\n\n Odori:<\/strong> uno sgradevole sottoprodotto delle crescite microbiologiche \u00e8 l’odore. Questi sono gli odori umidi, ammuffiti e settici emessi da molti batteri. Altri organismi, come i batteri che riducono i solfati, emettono un odore di uova marce causato dall’idrogeno solforato liberato come sottoprodotto del loro metabolismo.<\/p>\n\n\n\n Problemi di salute:<\/strong> i batteri presenti nell’acqua di raffreddamento possono rappresentare un rischio per la salute. L’epidemia ben pubblicizzata del 1976 della malattia del legionario a Filadelfia ne \u00e8 un esempio. L’agente eziologico di questo episodio, che ha ucciso 34 congressisti, \u00e8 stato infine rintracciato nella torre di raffreddamento dell’hotel. Da allora, altri casi di malattia del legionario sono stati collegati ad altre torri di raffreddamento, docce e dispositivi di nebulizzazione utilizzati negli espositori di verdure nei negozi di alimentari.<\/p>\n\n\n\n Attacco del legno:<\/strong> i funghi attaccano le strutture in legno delle torri di raffreddamento provocando la putrefazione del legno. Sono comuni tre tipi di attacco; marciume bruno, marciume bianco e marciume molle. Il marciume bruno e il marciume bianco sono causati dai badisiomiceti che consumano la lignina e i carboidrati all’interno del legno. Le superfici esterne del legno rimangono abbastanza sane. Il marciume molle \u00e8 causato dagli ascomiceti che attaccano le superfici umide del legname della torre. Qui i funghi consumano le componenti cellulosiche del legno, lasciando relativamente intatta la lignina.<\/p>\n\n\n\n I problemi microbiologici sono controllati mediante l’implementazione di un rigoroso programma di trattamento chimico. Questi programmi utilizzano sostanze biologicamente tossiche per controllare la crescita di alghe, batteri, muffe e funghi nel sistema. A questo scopo vengono comunemente utilizzati due tipi di biocidi: biocidi ossidanti e biocidi non ossidanti.<\/p>\n\n\n\n I biocidi vengono aggiunti ai sistemi di raffreddamento dell’acqua in modo intermittente o continuo. L’applicazione intermittente prevede l’aggiunta del biocida con un lento dosaggio. La concentrazione aumenta rapidamente dopo l’aggiunta e poi si dissipa nel tempo. L’altra opzione \u00e8 alimentare continuamente il biocida. Questo \u00e8 spesso il caso dei sistemi clorurati. Il sistema di alimentazione del cloro \u00e8 calibrato per mantenere un residuo continuo di cloro libero compreso tra 0,5 e 3,0 ppm. Anche altri biocidi possono essere alimentati in modo continuo. I metodi di alimentazione continua evitano le concentrazioni alte e basse create dall’alimentazione intermittente di biocidi.<\/p>\n\n\n\n L’efficacia del programma di controllo microbiologico \u00e8 determinata al meglio da controlli periodici dell’attivit\u00e0 microbiologica nel sistema. Ci\u00f2 include ispezioni fisiche per la crescita delle alghe e test di laboratorio per le popolazioni di batteri.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Una torre di raffreddamento \u00e8 un impianto che consente di smaltire in modo rapido il calore sfruttando il principio naturale di funzionamento del raffreddamento evaporativo che consente di raffreddare una massa d\u2019acqua mediante lo scambio con l\u2019aria ambiente. l\u2019acqua ha assorbito in un processo di raffreddamento per scambio termico. 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I batteri spesso producono una melma gelatinosa come sottoprodotto del loro metabolismo. Si pensa che queste melme aiutino a intrappolare e immagazzinare i nutrienti per la respirazione cellulare. Sono i fanghi batterici e gli odori associati che sono normalmente la prima prova fisica della presenza di batteri nel sistema.<\/p>\n\n\n\nControllo del problema<\/h3>\n\n\n\n
La frequenza dell’aggiunta del biocida \u00e8 spesso determinata dall’esperienza operativa con la torre di raffreddamento. Come regola generale, il biocida dovrebbe essere aggiunto quando la concentrazione finale, determinata dal tasso di esaurimento, \u00e8 pari al 10% della concentrazione iniziale.<\/p>\n\n\n\n