Stephanie Zublick, Quaker Houghton

L’autrice spiega in questo articolo come la qualità dell’acqua sia una delle variabili più sottovalutate in una linea di lavaggio (di finitura o interoperazionale) nel campo metalmeccanico, e cosa succede quando viene ignorata.

Quando un processo di lavaggio inizia a non funzionare, qual è la prima cosa che fa la maggior parte delle aziende? Fa la scelta giusta?
L’istinto di solito è guardare il detergente, regolare la concentrazione, cambiare prodotto o provare qualcosa di diverso. A volte funziona, ma in molti casi il vero problema non è il detergente. L’acqua è il problema.
A concentrazioni tipiche di esercizio, un bagno di lavaggio può contenere fino al 99% d’acqua. La scarsa qualità dell’acqua influenza negativamente l’intera vasca e nessun detergente può compensarla. Le prestazioni di lavaggio si riflettono anche nella finitura della superficie, nell’adesione del rivestimento, nella resistenza alla corrosione, nella conformità delle acque reflue e nella produttività complessiva.
L’acqua non ha un ruolo neutro nel processo ma svolge un ruolo attivo.

Quali sono i fattori legati alla qualità dell’acqua che influenzano direttamente le prestazioni di lavaggio?
Sono 4 i fattori fondamentali:

• durezza
• conducibilità
• alcalinità
• contaminazione microbica.

Ciascuno di essi influisce sulla chimica del lavaggio in modo diverso e deve essere gestito individualmente. L’errore è trattarli come questioni secondarie e affrontarli solo quando i problemi sono visibili. A quel punto, il processo ha dato risultati inferiori a quelli attesi già da un certo lasso di tempo.

Cosa devono sapere i tecnici addetti al trattamento delle superfici sulla durezza dell’acqua?
La durezza dell’acqua è determinata dagli ioni calcio e magnesio naturali presenti nell’acqua. I livelli di durezza variano significativamente a seconda della geografia, il che è importante per i produttori che operano in più regioni o siti.
La durezza è particolarmente importante nelle applicazioni di lavaggio perché si accumula nel tempo. Temperature di funzionamento elevate – talvolta si raggiungono gli 85 °C – favoriscono l’evaporazione, lasciando calcio e magnesio. Anche i sistemi che usano acqua dolce possono sviluppare gradualmente problemi legati alla durezza senza un fattore scatenante evidente. I pezzi iniziano a mostrare residui, gli ugelli si intasano, gli scambiatori di calore accumulano residui e la prima cosa che si presume è che qualcosa sia cambiato con il detergente, quando in realtà le condizioni dell’acqua del bagno sono cambiate da settimane.

In acque dolci (ioni ≤100 ppm), un detergente medio alcalino o alcalino funziona bene, ma i detergenti contenenti sequestranti o chelanti dovrebbero essere evitati, poiché questi causano problemi di schiuma in condizioni a basso contenuto di ioni. Nelle acque più dure, gli ingredienti alcalini e i tensioattivi reagiscono con calcio e magnesio formando saponi insolubili, lasciando depositi sulle parti e accumulandosi sui componenti dell’impianto. I detergenti formulati per l’acqua dura includono chelanti o sequestranti – dove il trattamento dei reflui lo consente – alcalinità più bassa e tensioattivi stabili in acqua dura. Funzionare a temperature leggermente più basse aiuta anche a rallentare l’evaporazione e a prolungare la durata del bagno. Un monitoraggio regolare della durezza è importante, indipendentemente dalla qualità dell’acqua iniziale, poiché le condizioni del bagno cambiano sempre nel tempo.

Come influisce la conducibilità nel processo e, di solito, da dove proviene?
La conducibilità riflette la quantità totale di materiale disciolto nel bagno, inclusi calcio, magnesio, cloruri, solfati e ferro. Alcuni di questi ioni derivano dall’acqua di recupero. Una parte significativa di questi contaminanti è già presente sulle superfici dei pezzi, trascinata dalle lavorazioni precedenti, fluidi di lavorazione, bagni precedenti contaminati con i composti presenti sui pezzi sporchi. Il ferro, per esempio, arriva dalla lavorazione e dalla rettifica di materiali ferrosi. Come per l’elevata durezza, l’elevata conducibilità compromette la capacità del bagno di lavaggio di emulsionare e allontanare lo sporco dalla superficie del pezzo.

Cloruri e solfati sono la preoccupazione più importante. Alti livelli di entrambi aumentano il rischio di corrosione e, una volta presenti nella vasca, l’unico modo per ridurli è tramite scarichi parziali. Se gli ioni sono presenti nell’acqua in ingresso, il suo pretrattamento tramite osmosi inversa o deionizzazione è la soluzione più efficace, abbinata a un detergente a basso residuo. Questo diventa particolarmente importante nel lavaggio ad alta temperatura dell’acciaio inossidabile, dove livelli elevati di cloruri aumentano il rischio di crack da corrosione sotto sollecitazione. Quando sono presenti sulle superfici dei pezzi tali ioni, un detergente alcalino o a media alcalinità e con una forte protezione contro la corrosione è la scelta migliore, insieme al un monitoraggio regolare delle condizioni del bagno.

In che modo alcalinità e pH influiscono sulle prestazioni di lavaggio?
Il pH generalmente non è un problema importante di per sé. La maggior parte delle fonti d’acqua si collocano in un intervallo di circa 5,7-8,0, che è gestibile nella maggior parte delle applicazioni di lavaggio. L’alcalinità è il fattore più importante, determinato dai carbonati e tipicamente più elevato nelle fonti d’acqua più dura.

La questione pratica riguarda la manutenzione della vasca. La concentrazione di detergente viene solitamente monitorata tramite la titolazione dell’alcalinità del bagno, se l’acqua stessa vi contribuisce con la sua alcalinità, il risultato può risultarne compromesso: il bagno sembra più alcalino di quanto non sia in realtà, il che porta gli operatori a sottodosare il detergente e a ridurre lentamente le prestazioni di lavaggio senza una causa evidente. Ricalcolare l’effettiva alcalinità del bagno è semplice: si sottrae l’alcalinità dell’acqua dal risultato totale della titolazione. Tuttavia, questo passaggio viene spesso trascurato, specialmente quando non si aggiornano da tempo le proprie procedure di monitoraggio.

La contaminazione microbica è spesso la più difficile da individuare precocemente. Come si sviluppa di solito?
La contaminazione microbica entra in un bagno di lavaggio tramite l’acqua di rabbocco o tramite il trasporto di fluidi solubili in acqua presenti sulle superfici da lavare. I segnali non si notano facilmente, spesso erroneamente si sottostimano, inclusi odori sgradevoli, la durata del bagno che si riduce e la soluzione che diventa instabile, senza una causa chiara.

Se non trattata, la crescita microbica accelera la corrosione, destabilizza il formulato detergente e porta alla formazione di biofilm, all’accumulo di fanghi, gli ugelli si ostruiscono e sono necessari scarichi precoci. Ognuno di questi fenomeni rappresenta un’interruzione non pianificata della produzione. In operazioni in cui la contaminazione microbica è un problema ricorrente, una soluzione può essere la scelta di un detergente con una maggiore riserva alcalina, che garantisce una maggiore resistenza del bagno e ne prolunga la vita utile.

Facciamo un esempio di come allineare la composizione chimica di un formulato di lavaggio alle condizioni del processo abbia prodotto risultati misurabili
Un produttore di motori per auto con 120 lavatrici collegate a 16 sistemi centralizzati, con un volume totale di formulato detergente di 200.000 litri, doveva incrementare la durata del bagno riducendo al contempo i costi dei materiali, il numero dei prodotti in magazzino e i costi energetici di processo. L’impianto utilizzava già acqua demineralizzata, cosa che ci permette di sottolineare un altro punto importante: il trattamento dell’acqua in ingresso è fondamentale, ma non elimina la necessità di adattare la composizione chimica del formulato detergente alle condizioni reali del processo.

L’azienda ha deciso di cambiare il detergente in uso con un nostro formulato (QH EXOMAX™ 154), appositamente messo a punto, alcalino, per lavaggio a spruzzo, adatto a tutte le fasi dei sistemi multistadio (in concentrazioni variabili dal 2 al 5%), attivo a temperatura ambiente (inferiore rispetto al processo precedente, che lavorava ad almeno 45 °C), senza risciacquo, omologato OEM auto. Ha mantenuto e monitorato il nuovo processo per oltre cinque anni.
I risultati sono stati favorevoli in diversi ambiti: risparmio energetico immediato, grazie al lavaggio a temperatura ambiente; prolungamento della vita del formulato, grazie alla sua biostabilità; eliminazione dell’uso di un additivo biocida; riduzione degli scarti, grazie all’ottima inibizione della corrosione; meno residui essendo formulato senza silicati; trattamento semplificato dei reflui, grazie a una chimica priva di fosfati e una maggiore durata del bagno, grazie all’ottima separazione dell’olio.
I risultati sono arrivati scegliendo un detergente che si adattasse davvero al processo, non semplicemente sostituendo un prodotto con un altro.

Qual è il passo più importante che i produttori possano compiere per migliorare l’affidabilità del lavaggio?
Bisogna sempre valutare la qualità dell’acqua, prima di scegliere un detergente. Durezza, conducibilità, alcalinità e carica microbica influenzano tutte le prestazioni di un detergente, e l’efficacia del bagno nel tempo. Quando queste condizioni sono comprese e conosciute in anticipo, la selezione del detergente è una decisione pianificata e non una reazione alla diminuzione delle prestazioni del bagno sostituito.
Allineare la chimica del formulato detergente con le condizioni reali dell’acqua, supportando il processo con un monitoraggio e controllo continuo, aiuta le fasi di lavaggio a funzionare costantemente e a garantire la qualità e la conformità della superficie ai risultati di qualità definiti.