Tecnologia

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Cominciamo con una definizione dello scambiatore di calore a pacco alettato, comunemente detto batteria. Nella sua versione base è costituito da tubo in rame ed aletta in alluminio.
La batteria è un componente importante di unità come gruppi frigoriferi, condensatori ad aria, dry coolers e dalla sua prestazione dipende buona parte del consumo energetico di un sistema di refrigerazione.
Nelle batterie il fluido primario che scorre nei tubi può essere: acqua, refrigerante, vapore, mentre il fluido secondario che attraversa le alette è, invariabilmente, aria.
Diamo ora una definizione di corrosione: è un processo che porta all’alterazione o alla distruzione di un metallo.
I metalli sono notoriamente soggetti alla corrosione ed in particolar modo da agenti atmosferici. Le due forme più comuni di corrosione sulle batterie sono note come:

  • corrosione galvanica
  • corrosione da impatto atmosferico

Corrosione galvanica

Quando due metalli dissimili sono elettricamente collegati in presenza di un elettrolita si genera una reazione che porta alla scomparsa del metallo meno nobile. Nel caso di una batteria è l’alluminio, meno nobile del rame, che verrà corroso.


 


 


Corrosione da impatto ambientale

Chiamiamo così la corrosione creata da una reazione con l’ambiente.
Come detto, il fluido secondario in una batteria è sempre l’aria.
Purtroppo l’aria non è quasi mai pura ed incontaminata, anzi, molto spesso contiene elementi che sono molto corrosivi nei confronti di alluminio e rame. 





Vediamo alcuni esempi di ambienti con aria inquinata:

  1. Ambienti industriali
  2. Ambienti urbani
  3. Ambienti rurali
  4. Ambienti marini

1  |  Ambienti industriali

Gli ambienti industriali sono quasi sempre associati ad emissioni in atmosfera di contaminanti vari come zolfo ed ossidi di azoto. La combustione di combustibili fossili rilascia ossidi di zolfo (SO2, SO3) ed ossidi di azoto (NOx). Questi gas si accumulano nell’atmosfera e ritornano a terra sotto forma di piogge acide o rugiade a basso pH (rugiade acide). In un’atmosfera industriale sono presenti normalmente anche particelle di ossidi metallici, cloruri, solfati, acido solforico, carbonio e composti di carbonio. Queste particelle in presenza di ossigeno, acqua o alta umidità possono essere molto corrosive.

2  |  Ambienti urbani

Aree molto popolate generalmente hanno un elevato tenore di emissioni di gas di scarico di automobili e, in periodi di riscaldamento, alti contenuti di prodotti di combustione. Entrambe queste condizioni aumentano la concentrazione di ossidi di zolfo e di azoto.

3  |  Ambienti rurali

Gli ambienti rurali possono contenere elevati livelli di ammoniaca o di azoto derivanti da fertilizzanti o da escrementi animali.

4  |  Ambienti marini

Ambienti costali in prossimità del mare sono caratterizzati da abbondanza di cloruro di sodio (sale) che è trasportato da schizzi, nebbie o foschie. L’atmosfera salina conduce di per sé alla corrosione ma, soprattutto, agisce come catalizzatore di corrosione in presenza di emissioni industriali. Un ambiente marino-industriale è probabilmente la peggiore situazione dal punto di vista della corrosione.

Effetti principali della corrosione sulle batterie: perdita di efficienza e aumento dei consumi energetici

La batteria è fondamentalmente uno scambiatore di calore ed il calore è trasferito attraverso la superficie dei tubi alle alette. L’aletta è in contatto stretto con il tubo che, infatti, è espanso all’interno del collare delle alette.
Il primo effetto dell’inquinamento sull’aletta è il deposito di sporcizia su di essa, isolando parzialmente la superficie di scambio secondario dal contatto con l’aria. Successivamente, quando le particelle di sporcizia sono state in contatto per un tempo sufficiente ed il processo di corrosione è iniziato (corrosione da impatto atmosferico), la superficie alettata comincia a degradarsi, diminuendo così la capacità di scambio termico. Non bisogna dimenticare che lo spessore di un’aletta è dell’ordine di grandezza di 0.17 mm e la corrosione non impiega molto tempo a degradare uno spessore di metallo così sottile.


Nello stesso tempo la corrosione galvanica, che appare al contatto bimetallico tra rame ed alluminio consuma il collare eliminando il contatto stretto tra tubo ed aletta. Diminuendo quindi ulteriormente lo scambio termico.
La scomparsa del collare espone il tubo: qualche cristallo vi si può depositare e questo può portare ad una corrosione perforante che provoca una fuga del fluido primario. Se questo è refrigerante, come nel caso di batterie condensanti, ciò comporterà l’arresto forzato dell’unità, aggiungendo, nello stesso tempo, altre sostanze inquinanti nell’atmosfera.

Protezione dalla corrosione

Il metodo più comune per prevenire la corrosione è verniciare le parti esposte alla corrosione, evitandone il contatto con gli agenti inquinanti. Questo metodo può essere applicato pure alle batterie, tuttavia bisogna tener presenti alcuni punti importanti:

   

- le batterie sono degli scambiatori di calore. Una verniciatura che agisca da isolante riduce lo scambio termico e non è opportuna;

- le alette spesso hanno una configurazione speciale che aumenta la turbolenza dell’aria e quindi migliora lo scambio termico. La verniciatura non deve modificare la configurazione delle alette;
- l’applicazione di uno strato di verniciatura su entrambi i lati delle alette riduce l’area di passaggio dell’aria. Questo provoca una maggior perdita di carico lato aria che o riduce la portata o aumenta la potenza assorbita.

I punti di cui sopra sono di importanza vitale e vanno tenuti ben presenti nella scelta della protezione. Ci sono però anche altre caratteristiche della protezione che sono estremamente opportune:
1 - buona flessibilità dello strato di protezione per seguire le dilatazioni termiche dei metalli;
2 - repellenza allo sporco: l’aria che passa attraverso le alette deposita normalmente dello sporco, che in caso di superfici protette da un rivestimento particolarmente liscio, può aderire meno facilmente;
3 - resistenza ai raggi U.V. molto importante per le batterie esposte al sole;
4 - manutenzione: la protezione, per quanto di alta qualità, avrà una resistenza agli agenti atmosferici limitata nel tempo. E’ meglio se è possibile riapplicare il prodotto non appena appaiano segni di invecchiamento. Come vedremo alcuni metodi di verniciatura non sono riapplicabili;
5 - ridotto costo di applicazione: per quanto possa essere vantaggioso il metodo è opportuno che il prodotto sia economicamente significativo.


 

Le soluzioni tradizionali non offrono tutte le garanzie che la Post-Verniciatura può offrire

Sul mercato, negli anni, si sono viste numerose soluzioni per la protezione da corrosione ma, in buona parte, tutte queste tipologie di protezione hanno mostrato punti deboli in una o nell’altra direzione.


Uso di metalli diversi: Una possibile soluzione è quella di usare una batteria con tubo in rame ed aletta in rame. Ciò sicuramente elimina la corrosione galvanica. Ma il rame è attaccato da gas solforosi che sono spesso presenti in ambienti industriali e non solo. Il costo dell’aletta in rame è comunque rilevante. Una soluzione ancora più costosa è quella della stagnatura dell’aletta in rame. Se fatta per immersione il costo è veramente proibitivo. Se ottenuta usando una bobina di rame pre-stagnato risulta in molti casi poco efficace, perché i tagli, fatti nel passaggio attraverso la pressa formatrice delle alette, scoprono il metallo sottostante che non è più protetto. 

Verniciatura della superficie: L’idea base è quella di eliminare del tutto il contatto tra l’aria inquinante ed il metallo che va preservato. Possiamo distinguere due metodi di applicazione della verniciatura:
- Pre-verniciatura
- Post-verniciatura



Pre-verniciatura: si tratta di uno strato di verniciatura, di pochi micron di spessore, applicato sulla bobina di alluminio prima che questa entri nella pressa per la formazione delle alette. Il processo implica un grande numero di tagli sul bordo dell’aletta, sui collari e, se l’aletta è finestrata, su migliaia di finestrature. Il taglio elimina la vernice e quindi espone il metallo. Di fatto NON è una protezione contro la corrosione.

Post-verniciatura: si tratta di un procedimento in cui la verniciatura è applicata dopo che la batteria è completamente assemblata. In questo modo la verniciatura copre effettivamente tutta la superficie compresi i bordi delle alette. Fino a che la vernice rimane al suo posto non c’è alcun contatto tra metallo ed aria. Non c’è dubbio, quindi, che il sistema di post-verniciatura sia la risposta giusta ai problemi derivanti da corrosione.

I prodotti ed i metodi di applicazione di AiAX Coatings rispondono perfettamente alle esigenze di cui sopra e portano ai Clienti una soluzione di livello superiore testata negli anni.



Post-Verniciatura: un valore superiore rispetto alla preverniciatura

Ovviamente la post-verniciatura ha dei costi più alti del sistema di pre-verniciatura per varie ragioni:
a) costi di trasporto, poiché il trattamento è quasi sempre fatto in uno stabilimento diverso da quello in cui sono fabbricate le batterie;
b) costi di imballo, perché le batterie debbono essere protette per il trasporto;
c) costo del prodotto che è di qualità superiore ed è applicato in spessori maggiori del processo di pre-verniciatura.

Diversi sistemi di post-verniciatura

Avendo chiaramente dimostrato che il solo sistema che ha senso dal punto di vista della protezione dalla corrosione è quello di post-verniciatura vediamo ora quali sono i metodi adottabili:
1 per immersione
2 per spruzzamento
3 per caduta

Questo primo elenco di possibili soluzioni deve però essere subito messo di fronte ad un elemento fondamentale imprescindibile: la protezione anticorrosione deve essere riapplicabile.

L’esperienza dimostra infatti che non esiste un metodo che garantisca indefinitamente nel tempo contro la corrosione. E’ sempre necessaria una manutenzione che mantenga o ripristini le condizioni ottimali di resistenza tipiche di un trattamento appena applicato. Ripetiamo quindi quanto già detto: qualunque metodo non riapplicabile ha una durata limitata nel tempo e va quindi considerato come una soluzione non ottimale. La durata dipende dalle condizioni ambientali e può, nei casi limite, essere anche di pochi mesi.

Il metodo per immersione non è riapplicabile per definizione. Inoltre ci sono limitazioni di dimensioni delle batterie trattabili perché le vasche di immersione non superano generalmente i 4-6 metri di lunghezza. Gli altri due metodi (per spruzzamento e per caduta) sono invece riapplicabili e sono i soli sistemi che possano, secondo la nostra esperienza, essere considerati sicuri dal punto di vista della protezione dalla corrosione.



LA PROTEZIONE ANTICORROSIONE DEVE ESSERE RIAPPLICABILE


La soluzione è il metodo AiAX Coatings

Una buona protezione anticorrosione deve tener conto di due fattori:
Penetrazione: è necessario che la copertura protettiva sia totale, cioè che sia verniciata anche la superficie interna della batteria, quella più difficile da raggiungere. Se si lascia scoperta una parte della superficie alettata la corrosione può partire in quel punto e, una volta iniziata, continuerà il suo cammino sotto lo strato di vernice. Lasciare quindi dei punti scoperti equivale a rendere inefficace l’intero trattamento, con spreco di tempo e denaro.
Copertura del bordo dell’aletta: il punto più delicato dell’aletta è sicuramente il bordo dove lo spessore è inferiore ai 200 micron e dove, data la limitatissima superficie di appoggio, è maggiore il rischio che la vernice possa non aderire perfettamente. Inoltre, il bordo dell’aletta, più esposto al flusso dell'aria, può essere soggetto ad erosione da parte di particelle solide trasportate dall’aria.

Con 10 anni di esperienza nel processo per caduta offriamo ai nostri clienti: sicurezza del risultato e qualità

Anni di esperienza ci hanno convinto che l’assoluta sicurezza di penetrazione della protezione all’interno del pacco alettato non può essere ottenuta solo attraverso un procedimento di spruzzatura. In molti casi la penetrazione si ferma a pochi centimetri per ogni lato della batteria e la qualità del risultato dipende notevolmente dalla perizia e dall’attenzione dell'operatore.


Il processo per caduta, largamente da noi sperimentato, elimina ogni dubbio e garantisce una totale penetrazione anche di pacchi alettati profondi oltre un metro.
Una specifica struttura di supporto delle batterie, lungamente testata prima della messa a punto definitiva ed un prodotto con viscosità controllata permettono non solo veloci tempi di lavorazione ma anche risultati sempre omogenei ed indipendenti dall’operatore. I controlli, eseguiti periodicamente su campioni, mostrano una costanza di spessore di protezione su tutta la superficie interna della batteria.





A maggior protezione del bordo dell’aletta, che abbiamo visto essere il punto critico della batteria, viene eseguita un’ulteriore copertura a spruzzo che si sovrappone a quella applicata con il processo a caduta. 

In questo modo la protezione totale dell’intero pacco alettato è garantita, mentre la riapplicabilità sul bordo dell’aletta è possibile tutte le volte che si renda necessaria.

Il metodo per caduta e l’utilizzo di un prodotto a base acqua rappresentano un progresso sostanziale dello stato dell’arte della protezione anticorrosione delle batterie.





AiAX Coatings è attualmente l’unico operatore Europeo 

in condizione di proporre il trattamento di protezione 

anticorrosione con metodo a caduta