In questo articolo vedremo come i cuscinetti ceramici vengano impiegati per impianto trattamento acque con particolare focus sull’ossidazione del cuscinetto.
Il processo di trattamento delle acque reflue ha lo scopo di rimuovere gli agenti contaminanti (biologici, chimici e fisici) presenti e riportare l’acqua nello stato originario, possibilmente riportandola alla condizione di acqua potabile. Generalmente il processo produce due flussi: l’acqua depurata liquida e un flusso di parte semi-solida contenenti i rifiuti.
Il processo è suddiviso in diverse fasi: la captazione delle acque e rimozione dei contaminanti macroscopici come bottiglie, buste, altri oggetti in plastica, sabbia, terra, legni e altri oggetti; la chiarificazione, in cui vengono rimosse le particelle microscopiche in sospensione; la separazione dei fanghi dal flusso di acqua; depurazione con i rotori biologici a dischi, in cui dei dischi in continua rotazione, alternano fai di immersione nel liquame e fasi in cui emergono per fare degradare le sostanze organiche; aerazione, in cui aria viene pompata nell’acqua con il compito di portare in superficie le rimanenti sostanze organiche, nel fondo le sostanze solide quali sabbia e terra, ed aiuta ad espellere gas indesiderati, oltre che a ricostituire la desiderata quantità di ossigeno presente in acqua; infine la rimozione della parte solida che viene trasportata nella discarica per le ulteriori fasi di compattazione.
In ciascuna di queste fasi del processo, diversi tipi di cuscinetti vengono utilizzati, necessari per il funzionamento di parti meccaniche quali rotori, nastri traportatori, eliche, centrifughe, meccanismi di sollevamento, e nella maggioranza dei casi i cuscinetti lavorano sommersi nei liquami.
In generale, se un cuscinetto è esposto alla presenza di acqua per un periodo di tempo abbastanza lungo, può essere compromesso il suo funzionamento a causa della degradazione chimica o corrosione. Tale corrosione provoca una riduzione notevole e imprevedibile della durata del cuscinetto con conseguenze gravi per il processo e per il componente meccanico su cui è montato.
Ci sono diversi meccanismi responsabili del mal funzionamento del cuscinetto in presenza di acqua:
- Fratture dovute all’idrogeno
- Formazione di ruggine
- Ossidazione del lubrificante e perdita delle proprietà
- Rimozione del lubrificante
- Ostacolo al flusso del lubrificante (immiscibile in acqua)
- Formazione di film di acqua negli strati di contatto
- Formazione di batteri
Oltre al settore della purificazione della acque reflue, problemi analoghi relativi alla corrosione dei cuscinetti sono presenti in varie altre applicazioni quali: pompaggio e filtraggio acque di piscine, trattamento acque di allevamenti ittici, macchine per l’aspirazione di liquidi e altre in cui i cuscinetti operano a contatto di o sommersi in acqua.
Per ovviare a questi problemi, è necessario evitare la intrusione di acqua nel cuscinetto, ed usare un materiale resistente all’ azione multipla dell’acqua.
L’ acciaio inossidabile ha generalmente una percentuale di Cromo, Nickel e Molybdeno che in presenza di agenti ossidanti quali l’acqua formano uno strato passivante resistente alla ulteriore ossidazione, proteggendo il materiale dalla corrosione. Tuttavia, una prolungata esposizione dell’acciaio in acqua, specialmente ad alto contenuto di sali quali l’acqua marina. Inoltre, i problemi legati alla presenza dei lubrificanti, rendono i cuscinetti in acciaio lubrificati molto sensibili alla presenza di acqua.
I cuscinetti ceramici integrali, specialmente se vengono usati in assenza di lubrificante, possono offrire la soluzione a questi problemi, con un appropriato dimensionamento per garantire la giusta capacità di carico.
Materiali quali Zirconia, Nitruro di Silicio, Carburo di Silicio, offrono ottime proprietà di resistenza chimica in presenza di acqua. A seconda della acidità o della basicità dell’acqua, vengono scelti i materiali più adatti per essere resistenti allo specifico ambiente in cui operano.
Un esempio di impianto di trattamento di acque reflue.
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