Kamień kotłowy – inaczej twardy wytrącający się z wody osad – jest źródłem wielu strat i zniszczeń w instalacjach domowych i przemysłowych.

 

Za tworzenie się w wodzie kamie­nia odpowiadają zawarte w niej sole mineralne, przede wszystkim sole wapnia i magnezu. Kamień odkłada się tam, gdzie woda jest podgrzewa­na lub gotowana. Narastając war­stwami, z jednej strony pogarsza wa­runki przepływu wody, z drugiej zaś – pogarsza przewodzenie ciepła.

 

Jak walczyć z kamieniem?

 

Z kamieniem kotłowym można walczyć metodami mechanicznymi lub chemicznymi, ale lepiej (dla instalacji i środowiska naturalnego) posłużyć się tzw. metodami bezreagentowymi.

 

Przykładem zastosowania takiej meto­dy są magnetyzery i skaletrony. Woda poddawana jest w nich działaniu spe­cjalnych katalizatorów lub pola ma­gnetycznego o natężeniu kilkuset kilo- amperów. Następuje wówczas zmiana struktur krystalicznych soli rozpusz­czonych w wodzie w struktury bezpo­staciowe. W efekcie krystalizacja osa­dów jest mniejsza, a narastanie osadów kamienistych – wolniejsze.

 

Obydwa typy urządzeń oddziały- wują na uzdatnianą wodę jedynie fi­zycznie. Pod względem chemicznym nie zachodzą w niej żadne zmiany.

 

Jak działa pole magnetyczne

 

Sole rozpuszczone w wodzie wystę­pują pod postacią jonów, czyli cząste­czek o ładunku elektrycznym. Pod wpływem temperatury, jak również przy zmianie równowagi z rozpusz­czonym w wodzie dwutlenkiem węgla, sole wapnia i magnezu wydzielają się w postaci mikrokryształów, które na­stępnie rosną i tworzą inkrustacje na wewnętrznej stronie przewodu lub na­czynia. Proces wytrącania się mikro­kryształów zachodzi w warunkach równowagi termodynamicznej, którą można zakłócić oddziaływaniem ma­gnetycznym. Następują wtedy zmia­ny strukturalne jonów wapniowych i węglanowych, które zamiast tworzyć mikrokryształy przyjmują formy bez­postaciowe. W efekcie obserwujemy wytrącanie się miękkiego szlamu, któ­ry grawitacyjnie opada na dno lub po­rywany jest strumieniem wody.

 

Skuteczność magnetycznego strą­cania soli jest wprost proporcjonalna do prędkości przepływu wody i natę­żenia pola magnetycznego.

 

Najbardziej podatne na obróbkę magnetyczną są wody o dużej twar­dości węglanowej. Przypomnijmy, że tak określa się twardość spowodo­waną obecnością w wodzie kwaśnych Węglanów, węglanów oraz wodoro­tlenków wapnia i magnezu. Wody o dużej zawartości siarczanów, w któ­rych przeważa twardość niewęglanowa, uważane są za niepodatne na działanie pola magnetycznego.

 

Prędkość przepływu wody w polu magnetycznym nie może być zbyt ni­ska, ale też nie powinna być większa niż 2,5 m/s. Jeśli dobierając urządze­nie przyjmiemy zbyt mały – w stosun­ku do rzeczywistego – przepływ godzi­nowy, będzie to skutkowało nie tylko brakiem efektu magnetycznego, ale i dużymi oporami hydraulicznymi. Z kolei urządzenie przewymiarowane nie pozwoli uzyskać minimalnej, za­lecanej przez producenta urządzenia prędkości przepływu wody.

 

Magnetyzery

 

Źródłem pola magnetycznego w magnetyzerach są magnesy stałe bądź elektromagnesy. Urządzenia te mogą być bardzo małe:od prostych, z magnesami stałymi, przeznaczo­nych do instalacji domowych, aż po przemysłowe – wyposażone w elek­tromagnesy o regulowanym natęże­niu pola magnetycznego – do rurocią­gów dużych średnic.

 

Niektórzy producenci w opisie dzia­łania magnetyzerów zamieszczają in­formacje o pośrednim działaniu pola magnetycznego na wcześniej wytrąco­ny kamień, który miałby jakoby ulegać rozmywaniu. Są to efekty nie potwier­dzone dotąd żadnymi badaniami.

 

Jeśli nie pole magnetyczne, to co?

 

Efekt podobny do działania pola magnetycznego można uzyskać przez katalityczne oddziaływanie na wodę specjalnego stopu metali. Skład sto­pu jest opatentowany i stanowi ta­jemnicę producenta.

W stanie równowagi termodyna­micznej, w określonych warunkach ci­śnienia i temperatury, istnieje równo­waga między jonami wapniowymi i kryształkami węglanu wapnia. Jeże­li stężenie jonów wapniowych i węgla­nowych jest w danej chwili większe od wymaganego dla stanu równowagi (np. gdy wzrasta temperatura), to na­stępuje wytrącanie się kryształów CaC03, czyli kamienia.

 

Można wpływać na stężenie jonów tak węglanowych jak i wapniowych, czyli wywoływać pożądany stan nie­nasycenia. Podczas kontaktu z wodą specjalnych stopów metali, na ich po­wierzchni następuje adsorpcja wolnych jonów wapniowych i węglanowych, co zmienia równowagę termodynamicz­ną. Dodatkowo, na skutek kontrolo­wanej korozji powierzchni stopu, w jej pobliżu następuje lokalny wzrost pH wody. W tych warunkach wytrącają się mikrokryształy tzw. aragonitu, czyli odmiany węglanu wapnia, która jest niegroźna dla instalacji wodnej.

 

Skaletrony

 

Skaletrony to proste urządzenia wykorzystujące wyżej opisane zjawi­sko. Składają się z komory prze­pływowej i rdzenia wykonanego ze specjalnego stopu. Kształt rdzenia wywołuje dodatkową turbulencję wo­dy i lokalne zmiany ciśnienia. Sprzyja to rozpuszczaniu się w wodzie za­wartego w niej gazowego dwutlenku węgla, który stabilizuje wzrost krysz­tałków aragonitu. Aragonit opuszcza­jący skaletron wraz ze strumieniem wody jest niegroźny dla instalacji, ma też taką właściwość, że na nim chętniej niż na ściankach instalacji osadzają się osady węglanu wapnia. Zawieszone w strudze wody cząstki aragonitu wraz z narosłymi na nich osadami wydzielają się z wody w miej­scach o spowolnionym przepływie – specjalnych odmulaczach lub wy­dzielonych dolnych częściach zbior­ników pośrednich (np. hydroforo­wych).

 

Skaletrony podobnie jak magnety­zery mogą być bardzo małe – przypo­minające odcinek rury średnicy 3/8 cala, aż po urządzenia przemysłowe.

 

Zastosowanie

 

Magnetyzery i skaletrony zalecane są do ochrony instalacji tak zimnej jak i ciepłej wody użytkowej. Mogą być instalowane jako urządzenia sa­modzielne (magnetyzer albo skale­tron – nie ma potrzeby instalowania obu jednocześnie) lub lepiej w skoja­rzeniu ze zmiękczaczem jonitowym.

 

Przy montażu należy przestrzegać instrukcji odnośnie pozycji urządze­nia (pozioma lub pionowa) oraz kie­runku przepływu wody. Mają ogrom­ną zaletę: nie wymagają żadnych czynności eksploatacyjnych.