Kamenac (kotao)

Kamenac ili kotlovac je naslaga minerala koji se prvenstveno sastoji od kalcijevih i magnezijevih karbonata. Kamenac nastaje grijanjem vode koja sadrži topive bikarbonatne soli koje su toplinski nestabilne i razlažu se na karbonate. Na stvaranje kamenca utječe nekoliko čimbenika:

• velika privremena tvrdoća vode;
• povišena pH vrijednost (alkaličnost) vode;
• povišena temperatura.

Kamenac snimljen elektronskim mikroskopom (vidno polje je 64 x 90 µm).

Ionski izmjenjivač.

Ionska smola.

Kamenac uzrokuje niz probleme u sistemu grijanja i sistemu potrošne tople vode, kao na primjer smanjuje učinkovitost sustava, smanjuje protočnost, začepljuje pojedine dijelove i uzrokuje buku u kotlu.

Naslage kamenca prvenstveno se stvaraju na površinama za prijenos topline (izmjenjivači topline). Problem je najizraženiji u sustavima gdje se koristi tvrda voda i gdje se voda stalno nadopunjuje. Međutim, čak i zatvoreni sistemi grijanja nisu otporni na stvaranja naslaga kamenca. Kamenac se taloži iz vode početnog punjenja i vode koje se nadopunjuje zbog gubitka uzrokovanog isparavanjem ili curenjem na instalaciji.

Naslage kamenca mogu uzrokovati mnogobrojne probleme u sistemima grijanja i pripremi potrošne tople vode. Njihovo taloženje na izmjenjivačima topline doprinosi slabijem prijenosu topline i gubitku učinkovitosti. Naslage kamenca mogu smanjiti učinkovitost sistema grijanja od 2 do 6%, što u konačnici znači povećanje troškova za grijanje i veću emisiju ugljikovog dioksida CO₂. Taloženje kamenca nije ravnomjerno što dovodi do stvaranja vrućih točki, uzburkanosti vode, i stvaranju buke u sistemu. Naslage kamenca smanjuju protok vode i mogu uzrokovati oštećenje važnih dijelova kotla kao što je crpka. Zbog vlastite topline koju crpka stvara prilikom rada dolazi do taloženja kamenca unutar kućišta crpke što može smanjiti protok vode i smanjiti njen vijek trajanja.

Vrste tvrdoće vode

Podrobniji članak o temi: Tvrdoća vode

Ustvari razlikujemo 3 vrste tvrdoće vode:

• stalna ili nekarbonatna tvrdoća vode (za vodu koja u sebi sadrži soli kalcija i magnezija u obliku sulfata ili nitrata);
• privremena ili karbonatna tvrdoća vode (za vodu koja u sebi sadrži soli kalcija i magnezija u obliku bikarbonata);
• ukupna tvrdoća vode (stalna + privremena).

Za stvaranje kamenca važna je privremena tvrdoća vode.

Sprječavanje stvaranja kamenca

Postoji nekoliko načina za sprječavanje stvaranja naslaga kamenca: ionska izmjena, polifosfati, uređaji za sprječavanje stvaranja kamenca, inhibitori i drugi.

Ionska izmjena

Podrobniji članak o temi: Ionska izmjena

Ionska izmjena je postupak koji uključuje upotrebu ionskih izmjenjivača koji mogu vezati ione iz otopine, a otpuštati jednaku (ekvivalentnu) količinu vlastitih iona. Ionski izmjenjivači su uglavnom visokopolimerni spojevi (postoje i mineralni) koji imaju svojstvo da vežu ione iz otopine, a pri tome oslobađaju jednaku količinu istoimeno nabijenih iona. Ion ionske smole sadrži različite kopolimere čvrsto vezane u trodimenzionalanu strukturu na koju su pričvršćene ionske skupine. Ovisno o strukturi imamo kationske i anionske izmjenjivače. Upotrebljavaju se za prečišćavanje različitih otopina, lijekova, demineraliziranje vode i drugo.

Polifosfati

Sustavi tople i hladne vode u domaćinstvu mogu se obraditi polifosfatima. Polifosfat je kemijska tvar koji se koristi kao dodatak u hrani, remeti rast (stvaranje) kristala kalcijevog karbonata tako da se ne mogu stvarati čvrste naslage. Sa zdravstvenog stajališta korištenje polifosfata je opravdano jer voda nije omekšana.

Uređaji za sprječavanje stvaranja kamenca

Osim kemijskih sredstva za sprječavanje stvaranja naslaga kamenca koriste se razni uređaji koje možemo podijeliti u 3 osnovne skupine: magnetski, elektronski i cink anodni. Uređaji iz ovih 3 skupina imaju svojih prednosti i mana i nisu 100% pouzdani i učinkoviti. Njihova učinkovitost najčešće je povezana s kemijskim sastavom vode, kao što je koncentracija otopljenog željeza.

Inhibitori

Korištenje inhibitora za sprječavanje korozije i taloženja kamenca na izmjenjivačima topline u zatvorenom kružnom sustavu može biti vrlo učinkovito. U inhibitorima se najčešće koriste polimeri jer nisu štetni u dodiru s drugim metalima i ekološki su prihvatljivi. Inhibitori djeluju tako da pomoću kelatnih agensa (kelatni agens je polidentantni ligand koji se vezuje na metal čineći kelatni kompleks) kao što je etilendiamintetraoctena kiselina (EDTA) i ionima kalcija tvore određene spojeve, te se na taj način neutraliziraju ioni kalcija, ili pomoću niske koncentracije polimera koji raspršuje kamenac. Kelatni agens (EDTA) može biti nagrizajući prema nekim metalima.