La caldaia è in funzione, in cantina si avverte un odore soffocante di gas di scarico e dal camino o dallo sportello del cassetto della cenere cola un liquido nero e viscoso. Il proprietario sospetta un guasto, anche se nella maggior parte dei casi non si tratta di un difetto di fabbrica, ma della conseguenza di un unico fattore: l’acqua di ritorno dall’impianto alla caldaia è troppo fredda. In questo articolo spieghiamo che cos’è la corrosione a bassa temperatura, perché danneggia lo scambiatore della caldaia più rapidamente di quanto si potrebbe pensare e come proteggerlo concretamente.
Che cos’è la corrosione a bassa temperatura
Durante la combustione di combustibili solidi, che si tratti di carbone, carbone ecologico, pellet o legna, si producono fumi contenenti vapore acqueo e piccole quantità di composti dello zolfo. Finché la temperatura dei fumi è elevata, questi attraversano tranquillamente il camino. Il problema inizia quando entrano in contatto con la parete dello scambiatore della caldaia, che è troppo fredda perché sull’altro lato scorre l’acqua di ritorno dall’impianto domestico. Si verifica allora la condensazione dei fumi: il vapore acqueo inizia a condensarsi direttamente su quella parete e il liquido condensato assorbe immediatamente i composti dello zolfo presenti nei fumi, trasformandosi in un acido diluito. Questo acido aggredisce l’acciaio della caldaia, che non contiene cromo né molibdeno in grado di proteggerlo dalla corrosione, ed è quindi praticamente indifeso.
Proprio questo processo di corrosione a bassa temperatura viene talvolta chiamato anche corrosione chimica, perché, a differenza della normale ossidazione del metallo esposto alla pioggia, qui la velocità del deterioramento dipende soprattutto dalla composizione chimica della condensa e non dal semplice contatto con l’umidità. Il fenomeno della corrosione chimica si intensifica proprio quando la caldaia funziona a lungo a bassa temperatura, per esempio durante il riscaldamento della casa nelle giornate più miti.
Perché esistono due diversi punti di rugiada
Il punto di rugiada sembra un unico valore preciso, ma è una semplificazione fuorviante. Nei fumi della caldaia condensano due sostanze completamente diverse, in due diversi intervalli di temperatura, e solo comprendendo questa differenza si può spiegare l’origine dei valori apparentemente contraddittori che si possono incontrare.
Punto di rugiada dell’acqua: più basso, ma più distruttivo
La prima sostanza è il normale vapore acqueo. La temperatura dei fumi alla quale inizia a condensare in modo massiccio va da 35 a 45 gradi per i fumi prodotti dal carbone e da 50 a 60 gradi per il gas naturale, che praticamente non contiene zolfo. Quando la temperatura dell’acqua di ritorno alla caldaia scende al di sotto di questo valore, si verifica la condensazione massiccia dell’intero vapore acqueo in una volta sola, non solo di una piccola parte. A causa della quantità di liquido condensato, è proprio questa soglia a causare i danni più violenti e rapidi.
Punto di rugiada acido: più alto, ma con meno acido
La seconda sostanza è l’acido solforico concentrato, il cui punto di rugiada è sorprendentemente elevato: con il normale contenuto di zolfo del carbone può variare da 90 fino a 140 gradi. Ciò significa che singole gocce di acido con la massima concentrazione possono comparire ancora nella parte calda del camino, molto prima che inizi la condensazione del vapore acqueo. Fortunatamente, la quantità di zolfo nei fumi è ridotta, quindi queste gocce precoci provocano un deterioramento lento e localizzato, non rapido e generalizzato.
Da questa distinzione deriva la temperatura pratica e sicura di cui si parla nel settore: una temperatura di ritorno non inferiore a 50-55 gradi. Non è un valore casuale, ma una temperatura appena superiore al punto di rugiada dell’acqua, cioè alla soglia al di sotto della quale inizia la condensazione massiccia, e non soltanto localizzata, del vapore acqueo.
Perché l’acciaio si deteriora così rapidamente
L’acido solforico diluito sembra meno pericoloso di quello concentrato, ma in questo caso è proprio la diluizione a rappresentare il problema. Questa condensa si distribuisce in uno strato sottile su un’ampia superficie dello scambiatore e penetra uniformemente nell’acciaio, invece di concentrare il deterioramento in un unico punto. In condizioni favorevoli, la velocità di corrosione dello scambiatore può superare 1 millimetro di perdita di spessore dell’acciaio all’anno. Per una lamiera della caldaia spessa cinque o sei millimetri, ciò significa un rischio concreto di perforazione completa in appena alcune stagioni di riscaldamento, soprattutto nelle caldaie a combustibile solido che funzionano a bassa temperatura per gran parte della stagione.
Le caldaie a condensazione funzionano al contrario
Qui emerge una distinzione facile da trascurare, ma che cambia completamente l’interpretazione del problema. Lo stesso fenomeno di condensazione del vapore acqueo che danneggia una vecchia caldaia è intenzionale e desiderato nelle moderne caldaie a gas a condensazione. Queste caldaie a bassa temperatura di nuova generazione sono progettate per favorire consapevolmente la condensazione, perché in questo modo recuperano il calore aggiuntivo contenuto nel vapore acqueo, invece di espellerlo inutilmente attraverso il camino. I loro scambiatori sono realizzati in acciaio inossidabile oppure in leghe di alluminio e silicio, resistenti al contatto continuo con la condensa.
Il fenomeno della corrosione della caldaia descritto in questo articolo riguarda quindi esclusivamente il normale acciaio al carbonio con cui sono realizzate le caldaie a combustibile solido e le vecchie caldaie a gas non a condensazione. Trattare entrambi i tipi di caldaia allo stesso modo, come se il ritorno freddo li danneggiasse nello stesso modo, è uno degli errori più comuni che si possono incontrare su internet.
Formazione di catrame: un segnale d’allarme più rapido
Prima che la corrosione riesca a perforare la lamiera, di solito compare un segnale precedente e più visibile: il catrame. La combustione della legna, del carbone o del pellet non consiste nella semplice fiamma del combustibile, ma nel rilascio di gas volatili e combustibili attraverso un processo chiamato pirolisi. Affinché questi gas possano bruciare completamente e cedere calore pulito, nella zona di combustione hanno bisogno di una temperatura compresa tra 600 e 700 gradi. Se subito dietro la parete del focolare si trova acqua molto fredda, questa parete sottrae rapidamente calore e spegne localmente la fiamma prima che tutti i composti volatili riescano a bruciare completamente. Gli idrocarburi pesanti non combusti condensano allora direttamente sull’acciaio freddo, formando uno strato viscoso e catramoso. Questo strato agisce come un isolante, quindi la caldaia inizia a consumare più combustibile per ottenere lo stesso effetto di riscaldamento, mentre la casa rimane comunque poco riscaldata.
Qual è la temperatura di ritorno sicura
Come risulta dal confronto tra i due punti di rugiada, per una caldaia a combustibile solido o per una vecchia caldaia a gas la temperatura adeguata dell’acqua di ritorno è solitamente non inferiore a 50-55 gradi. Si tratta di una questione distinta dalla temperatura generale dell’acqua nell’intero impianto, che viene regolata tramite la curva climatica, ma i due aspetti sono collegati: più bassa è la soglia sicura per una determinata caldaia, maggiore è la libertà nella regolazione del resto dell’impianto.
I produttori di caldaie possono collegare direttamente questa soglia alla durata della garanzia concessa sulla tenuta del corpo caldaia: mantenere la temperatura di ritorno sopra i 55 gradi può essere una condizione per una garanzia più lunga, di cinque anni, mentre la sola protezione con una valvola a quattro vie che mantiene una soglia più bassa, intorno ai 45 gradi, può essere associata soltanto a una garanzia di tre anni. La differenza nella durata della garanzia dimostra quanto seriamente gli stessi produttori di caldaie a combustibile solido considerino questo problema.
Come proteggersi
La soluzione consiste nell’impedire che l’acqua troppo fredda raggiunga lo scambiatore. È possibile farlo in diversi modi, dal più semplice al più completo.
Il primo è una valvola a quattro vie, che reimmette una parte dell’acqua calda della caldaia direttamente nel circuito corto della caldaia, aumentando la temperatura di ritorno prima che il resto dell’acqua prosegua nell’impianto. Descriviamo separatamente la struttura completa e i principi di installazione di questa valvola, insieme agli errori di installazione più comuni.
Il secondo metodo è la valvola termostatica di protezione del ritorno IBO MIX TVR, che funziona in modo completamente automatico, senza centralina e senza alimentazione elettrica. Al suo interno contiene un elemento a cera sensibile alla temperatura, che mantiene l’acqua di ritorno alla caldaia al livello impostato e sicuro, indirizzando automaticamente l’acqua calda nel circuito corto finché lo scambiatore non si è riscaldato.
La soluzione più completa consiste nei gruppi di protezione del ritorno IBOMAT AMG, montati direttamente sul tubo di ritorno. Contengono già una valvola termostatica integrata, una propria pompa di circolazione, isolamento e termometro in un unico kit pronto all’uso, quindi l’installatore non deve scegliere e collegare autonomamente i singoli componenti. In una centrale termica complessa, dove una caldaia a combustibile solido alimenta contemporaneamente radiatori e riscaldamento a pavimento, questo gruppo di protezione del ritorno lavora spesso insieme a un circuito separato a tre vie, per esempio nel gruppo di pompaggio assemblato GP PRO 3D-S con valvola termostatica a tre vie, che prepara una temperatura più bassa per il riscaldamento a pavimento.
Succederà sicuramente?
Alla fine è opportuno aggiungere una precisazione onesta. La sola bassa temperatura di ritorno non garantisce ancora un rapido cedimento. Per un deterioramento reale e accelerato della caldaia è solitamente necessaria la concomitanza di diversi fattori: combustibile umido e di qualità scadente, una caldaia che funziona con un’elevata efficienza di combustione e lunghi periodi di esercizio proprio a bassa temperatura, per esempio nelle miti giornate di mezza stagione. Esistono caldaie a combustibile solido che hanno funzionato per anni a basse temperature senza guasti gravi, perché gli altri fattori non si sono verificati con tale intensità. Questo, però, non è un motivo per trascurare la prevenzione della corrosione della caldaia, ma per considerare il problema in modo realistico: più fattori si combinano, maggiore è il rischio, mentre una protezione adeguata del ritorno costa una frazione della sostituzione di una caldaia deteriorata prematuramente.
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Domande frequenti
Che cos’è la corrosione a bassa temperatura della caldaia?
È un fenomeno in cui l’acqua troppo fredda di ritorno dall’impianto raffredda la parete dello scambiatore al di sotto del punto di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi. Il vapore condensato si combina con i composti dello zolfo presenti nei fumi, formando un acido che corrode dall’interno il normale acciaio della caldaia. Viene talvolta chiamata anche corrosione chimica.
Qual è la temperatura minima sicura di ritorno alla caldaia?
Per le caldaie a combustibile solido e le vecchie caldaie a gas senza funzione di condensazione, la soglia normalmente considerata è di 50-55 gradi. Al di sotto di questo valore aumenta il rischio di condensazione massiccia del vapore acqueo e di corrosione accelerata dello scambiatore.
La corrosione a bassa temperatura riguarda anche le caldaie a condensazione?
Non nello stesso senso. Le caldaie a condensazione sono progettate per provocare consapevolmente la condensazione del vapore acqueo e recuperarne il calore aggiuntivo, mentre i loro scambiatori sono realizzati con materiali resistenti al contatto continuo con la condensa. Il problema riguarda esclusivamente il normale acciaio al carbonio delle caldaie a combustibile solido e delle vecchie caldaie a gas non a condensazione.
Perché la mia caldaia produce catrame e cattivo odore?
Di solito è un segnale che la parete del focolare è troppo fredda per bruciare completamente tutti i composti volatili liberati dal combustibile durante la combustione. Gli idrocarburi non combusti condensano sull’acciaio freddo sotto forma di catrame viscoso, invece di cedere calore all’impianto.
Quanto tempo serve perché la corrosione a bassa temperatura distrugga la caldaia?
In condizioni favorevoli, cioè con combustibile umido e funzionamento prolungato a una temperatura troppo bassa, possono bastare da due a quattro stagioni di riscaldamento per provocare danni evidenti o perfino perdite nello scambiatore. La sola bassa temperatura, senza gli altri fattori, non porta necessariamente a un deterioramento così rapido.
Come proteggere la caldaia dal ritorno freddo?
Si utilizza più spesso una valvola a quattro vie azionata manualmente o tramite attuatore, una valvola termostatica di protezione del ritorno a funzionamento automatico oppure un gruppo di pompaggio pronto che combina entrambi gli elementi in un unico kit. Tutte queste soluzioni reimmettono una parte dell’acqua calda della caldaia nel circuito corto prima che il resto prosegua nell’impianto, aumentando la temperatura di ritorno fino a un livello sicuro.
