DURITATEA APEI, DEPUNERILE CALCAROASE

DURITATEA APEI

In apa prelevata din panzele freatice sau din izvoare se gasesc dizolvate tot felul de substante. Dintre acestea, prezenta bicarbonatilor de calciu si magneziu, in functie de concentratia lor si de destinatia apei, poate da nastere unor inconveniente serioase.

In apa, bicarbonatii de calciu si magneziu (substante solubile) sunt in echilibru cu carbonatii de calciu si magneziu si cu bioxidul de carbon. Cresterea temperaturii apei provoaca eliberarea unei parti din bioxidul de carbon (care, fiind un gaz, este din ce in ce mai putin solubil pe masura ce creste temperatura), avand drept consecinta pierderea echilibrului anterior. Pentru a-l restabili, are loc o reactie chimica de producere de bioxid de carbon, cu transformarea simultana a bicarbonatilor de calciu si magneziu in carbonati de calciu si magneziu, substante putin solubile si care tind sa se precipite formand depunerile numite “calcar” sau “piatra”.

Echilibrul carbonic al apei

      Ca(HCO₃)₂      «           CaCO₃             +          CO₂            +    H₂O

bicarbonat de calciu     carbonat de calciu        bioxid de carbon         apa

          (solubil)                  (putin solubil)           (gaz putin solubil)

Èste interesant de observat ca dezechilibrul reactiei apare deja la temperaturi relativ scazute; de exemplu, in cazul unei ape furnizate la 10÷15 °C, este suficienta incalzirea pana la 30÷35 °C, pentru a initia procesul de precipitare a calcarului.

Sarurile de calciu si magneziu dizolvate in apa constituie “duritatea” sa. Aceasta se masoara in parti pe milion (ppm) de carbonat de calciu (CaCO₃); cel mai frecvent se utilizeaza ca unitate de masura alternativa gradul Francez (°Fr), unde 1°Fr corespunde la 10 ppm de carbonat de calciu. Exista si alte unitati de masura utilizate pentru duritatea apei, iar in tabelul ce urmeaza va prezentam un ghid de conversie:

De retinut de asemenea ca in lipsa valorii pentru duritate, aceasta poate fi calculata daca se cunosc concentratiile de Calciu si Magneziu cu formula:

Ca [ppm] x 2,5 + Mg [ppm] x 4,1 = duritatea in ppm CaCO₃

DEPUNERILE CALCAROASE

Depunerile se formeaza prin precipitarea carbonatilor continuti in apa, mai ales a carbonatilor de Calciu si Magneziu, ca urmare a cresterii temperaturii apei.

Slaba conductivitate termica a calcarului (de cca. 100 de ori mai mica decat a fierului si de cca. 600 de ori mai mica decat a cuprului) face ca el sa se comporte ca un izolant termic optim; in consecinta, pentru a obtine un acelasi randament termic, este necesara o temperatura mai ridicata a apei si deci un consum mai mare de combustibil. S-a calculat ca o depunere generalizata de calcar cu grosimea de 2 mm provoaca o crestere a consumului de combustibil cu 18%!

Depunerile calcaroase tind sa se formeze, in mare parte, pe suprafetele metalice de schimb termic (cazane, centrale termice murale, schimbatoare de caldura, boilere, rezistentelor masinilor de spalat, etc.); grosimea depunerilor este extrem de neuniforma, provocand variatii notabile ale temperaturilor in diferite puncte ale suprafetelor de schimb termic, precum si solicitari diferentiate ale metalului.

In afara unei durate mai mici de viata a instalatiei, ele duc si la necesitatea unor interventii mai frecvente pentru repararea si/sau inlocuirea componentelor instalatiei.

In acelasi timp, aceste depuneri se formeaza si pe conductele instalatiilor de incalzire sau ale instalatiilor sanitare, ducand la reducerea sectiunii lor si deci la debite reduse si pierderi de presiune mari. In cazuri extreme, se ajunge chiar si la obturarea completa a tevilor.

Alte efecte datorate depunerilor sunt blocarea vanelor si a robinetelor, stimularea aparitiei fenomenelor corozive (in cazul conductelor de apa potabila aceasta poate duce la concentratii marite de cadmiu, cupru, plumb si zinc in apa), aparitia de sarcini electrice anormale.

In sfarsit, trebuie mentionate toate inconvenientele intalnite in ambientul “domestic”: utilizarea apei dure face hainele si parul aspre si opace, pielea este mai uscata, intrucat calcarul tinde sa obtureze porii (sunt de altfel in derulare studii cu privire la corelatia dintre apa dura si aparitia exemelor la copii), gustul si aromele mancarurilor si bauturilor preparate cu apa dura sunt modificate si mai putin placute, este necesar sa se mareasca doza de detergent pentru spalat, etc. In legatura cu acest ultim aspect, trebuie semnalata o dezvoltare “ecologica” a fenomenului, intrucat utilizarea apei dedurizate permite sa se utilizeze si apoi sa se evacueze o cantitate mai mica de detergenti ce ar putea contine substante poluante (fosfati, etc).

Apa dedurizata poate avea deci numeroase utilizari atat in domeniul civil cat si in cel industrial, respectiv oriunde ea are posibilitatea de a provoca inconvenientele enumerate mai sus.

In domeniul civil se dedurizeaza (cel putin partial) chiar si apa potabila, fie pentru avantajele de tip “igienico-sanitar” (mirosul si moliciunea hainelor si a parului spalate cu apa dedurizata), cat si pentru a feri de depuneri instalatiile (masini de spalat, boilere, centrale termice, robinete, baterii, etc).

Trebuie totusi subliniat ca dedurizarea apei nu trebuie interpretata (asa cum se intampla deseori) ca o purificare sau o potabilizare a apei, intrucat cu exceptia duritatii, toate celelalte caracteristici raman neschimbate, inclusiv continutul total de saruri (se elimina calciul si magneziul, dar sunt inlocuite cu sodiu).