La durezza dell’acqua è un parametro che deve essere monitorato con attenzione, poiché può influire direttamente sull’efficienza degli impianti e sulla durata delle apparecchiature. Quando la concentrazione di minerali come calcio e magnesio supera determinati livelli, possono formarsi depositi di calcare e incrostazioni negli impianti di depurazione, oltre a fenomeni di contaminazione batterica e possibili malfunzionamenti dei sistemi.
Per questo motivo è fondamentale effettuare regolarmente delle analisi dei parametri dell’acqua e procedere con l’addolcimento, per mantenere i valori sotto controllo e prevenire problemi agli impianti.
In questo articolo analizzeremo che cos’è la durezza dell’acqua, quali sono le sue conseguenze del suo utilizzo, come viene misurata e quali sono le tecnologie più adatte per trattare questo fenomeno.
Cos’è la durezza acqua e da cosa dipende
La durezza deriva dal contatto prolungato dell’acqua con le formazioni rocciose presenti nel sottosuolo, che rilasciano alcuni minerali. Dal punto di vista tecnico si distingue tra:
- durezza temporanea dell’acqua, dovuta principalmente ai bicarbonati di calcio e magnesio. Portando l’acqua a ebollizione, questi sali si trasformano in calcare insolubile (precipitato); in questo modo i minerali possono essere separati dall’acqua, limitando la formazione di incrostazioni nelle tubazioni o negli elettrodomestici;
- durezza permanente dell’acqua, legata principalmente alla presenza di cloruri, solfati e nitrati di calcio e magnesio, che non possono essere eliminati semplicemente scaldando l’acqua.
La somma della concentrazione di questi elementi costituisce la durezza totale dell’acqua, un parametro fondamentale nei processi di analisi dell’acqua industriale e nel controllo della qualità.
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Come si misura la durezza dell’acqua in gradi francesi
La durezza dell’acqua viene generalmente espressa in gradi francesi (°f), che rappresentano la quantità di carbonato di calcio equivalente (CaCO₃) presente nell’acqua, cioè la concentrazione dei sali minerali che determinano la durezza. In termini tecnici, un grado francese (°f) corrisponde a 10 milligrammi per litro di carbonato di calcio (10 mg/L di CaCO₃). Questo valore rappresenta quindi la concentrazione complessiva di calcio e magnesio disciolti nell’acqua, i principali minerali responsabili della durezza. In base alla quantità di questi sali minerali, l’acqua viene generalmente suddivisa in tre categorie:
- acqua dolce, quando la durezza è inferiore a 15 °f;
- acqua mediamente dura, con valori compresi tra 15 e 30 °f;
- acqua dura, quando la durezza supera i 30 °f.
L’importanza del monitoraggio regolare dei parametri
Il monitoraggio costante della durezza dell’acqua rientra tra le procedure di controllo dei parametri idrici negli impianti industriali e sanitari, poiché consente di prevenire la formazione di incrostazioni calcaree, la contaminazione batterica negli impianti e i conseguenti malfunzionamenti, garantendo al contempo la sicurezza e la qualità dell’acqua. In questo modo si riducono anche i costi di manutenzione degli impianti idrici nel lungo periodo. Le incrostazioni calcaree infatti creano uno strato isolante sulle superfici, in particolare nelle zone dove avviene lo scambio termico, diminuendo drasticamente l’efficienza e rischiando di compromettere nel tempo l’integrità dell’impianto.
Mai come oggi, garantire la qualità dell’acqua è fondamentale non solo per ottimizzare le rese energetiche, ma anche per assicurare la pulizia degli impianti, tema centrale in materia di sicurezza di lavoratori e utenti. Il D.Lgs. 18/23 pone un focus sulla prevenzione della Legionellosi negli edifici prioritari e non prioritari, inserendo precisi obblighi normativi da rispettare. Le incrostazioni calcaree eventualmente presenti in impianti, serbatoi di stoccaggio, tubazioni e accessori costituiscono un terreno ideale per lo sviluppo e la proliferazione del batterio della Legionella. La durezza viene solitamente valutata insieme ad altri indicatori, come pH, cloro residuo e conducibilità, per avere un quadro completo delle caratteristiche dell’acqua.
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L’addolcimento dell’acqua industriale
Quando dal controllo dei parametri idrici emerge che sono stati superati i limiti compatibili con il corretto funzionamento dell’impianto, è necessario intervenire. Si deve procedere con l’addolcimento dell’acqua industriale, una procedura volta a ridurre le concentrazioni di sali di calcio e magnesio presenti nell’acqua. I metodi con cui intervenire sono molteplici.
- Tra i sistemi più diffusi per impianti di media e piccola portata vi è lo scambio ionico con resine, che prevede il passaggio dell’acqua di processo in una bombola contenente resine a scambio ionico. Gli ioni di calcio e magnesio si legano chimicamente alle resine, che a loro volta rilasciano ioni di sodio nell’acqua, i quali non provocano formazione di calcare.
- In alternativa, si può ricorrere alla precipitazione chimica, impiegata soprattutto negli impianti con grandi portate. Questa tecnologia prevede l’aggiunta di calce e soda all’acqua per trasformare i sali di calcio e magnesio in composti insolubili, che vengono successivamente rimossi tramite sedimentazione o filtrazione.
- Altre tecniche più avanzate includono processi che utilizzano membrane semipermeabili, come nanofiltrazione e osmosi inversa, particolarmente indicate quando è richiesta acqua ad alta purezza, ma che devono essere contestualizzate in base alla finalità del trattamento, in quanto implicano ulteriori effetti sulla qualità dell’acqua, oltre alla rimozione di calcio e magnesio. Esempi di applicazioni si possono trovare negli impianti farmaceutici, alimentari o in altre applicazioni industriali dove è richiesta una specifica qualità dell’acqua.
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Come scegliere il giusto trattamento dell’acqua dura
La scelta della tecnologia più adatta dipende da diversi fattori, tra cui il livello di durezza dell’acqua, il volume da trattare e le caratteristiche specifiche dell’impianto. In molti casi, le diverse tecnologie vengono combinate tra loro per garantire prestazioni ottimali e proteggere efficacemente gli impianti da incrostazioni, crescita microbica e malfunzionamenti. Attraverso servizi di analisi e controllo dei parametri idrici, nonché attività di consulenza tecnica, Pragma Chimica supporta le aziende nel monitoraggio della durezza dell’acqua e nella scelta delle soluzioni più efficaci per la gestione e l’ottimizzazione degli impianti di trattamento, in base alle specifiche esigenze operative.
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Q&A
- Cos’è la durezza dell’acqua e perché è importante per gli impianti industriali?
La durezza dell’acqua indica la concentrazione di ioni calcio e magnesio disciolti, che si misura in gradi francesi (°f). Negli impianti industriali è un parametro critico perché le acque dure causano incrostazioni calcare negli impianti e conseguente proliferazione batterica nelle tubazioni dell’acqua, riducendo l’efficienza e aumentando i costi di gestione. Un monitoraggio costante, che prevede l’analisi dell’acqua industriale, permette di intervenire prima che il problema diventi strutturale.
- Come si misura la durezza dell’acqua in un impianto di depurazione?
La durezza si misura in gradi francesi (°f); dove 1°f corrisponde a 10 mg/L di carbonato di calcio equivalente. Le acque si classificano come dolci (<15°f); mediamente dure (15-30°f) e dure (>30°f).
- Quali problemi causa l’acqua dura negli impianti di trattamento?
L’acqua dura provoca tre categorie di problemi: incrostazioni di calcare negli impianti che riducono la sezione utile delle tubazioni, conseguente contaminazione batterica e formazione di biofilm, e interferenze nei processi chimici di trattamento. La Legionella è un batterio che trova il suo ambiente di crescita favorevole in presenza di incrostazioni calcaree e biofilm.
- Quali trattamenti si usano per ridurre la durezza dell’acqua industriale?
I principali metodi sono lo scambio ionico con resine cationiche (il più diffuso in ambito industriale), la precipitazione con calce-soda per grandi volumi e la nanofiltrazione o osmosi inversa per applicazioni ad alta purezza. La scelta dipende dalla portata da trattare, dal grado di durezza iniziale e dall’uso finale dell’acqua trattata. Pragma Chimica supporta le aziende nella selezione del trattamento più efficiente in termini di costo operativo e qualità del risultato.