El autor del artículo: Ph.D. GEORGIA. Bershidsky
Hasta finales del siglo pasado, los radiadores de hierro fundido eran los principales dispositivos de calefacción en Rusia. Luego vinieron los convectores basados en tubos de acero de paredes gruesas y radiadores de paneles de acero. Prácticamente no se utilizaron otros materiales para la producción de dispositivos de calefacción. Actualmente, las tuberías de acero, las calderas, los dispositivos de calefacción, etc., todavía se utilizan ampliamente. Por lo tanto, las principales características del agua de la red para los sistemas de suministro de calor se centran en el uso de acero. Estas características están reguladas por las "Reglas para la operación técnica de centrales eléctricas y redes de la Federación de Rusia", según las cuales el valor pH de la acidez El pH del agua de la red debe estar en el rango de 8,3 a 9,5 para sistemas de suministro de calor cerrados y de 8,3 a 9,0 para sistemas abiertos. sistemas. El contenido de oxígeno disuelto no debe superar los 20 μg / l.
El aluminio ha atraído durante mucho tiempo la atención de los desarrolladores de equipos de calefacción debido a sus propiedades únicas, como alta conductividad térmica, ligereza, plasticidad, la capacidad de fabricar dispositivos de calentamiento por moldeo por inyección y extrusión. La combinación de estas propiedades hace posible obtener dispositivos que se distinguen por una alta transferencia de calor, una superficie exterior de alta calidad y una apariencia estética, correspondiente a los interiores modernos. La alta conductividad térmica, 5 veces superior a la conductividad térmica del acero, combinada con una baja densidad del aluminio (3 veces más ligero que el acero), permiten obtener un radiador ligero con aletas eficientes.
Sin embargo, dos inconvenientes importantes limitan drásticamente el ámbito de aplicación de los radiadores de aluminio. En primer lugar, los radiadores de aluminio fundido resultaron ser bastante frágiles, lo que provocó accidentes, especialmente cuando los inquilinos fueron reemplazados sin autorización por más dispositivos de calefacción de diseño robusto (generalmente convectores de acero o radiadores de hierro fundido) hasta aluminio visualmente atractivo radiadores. Posteriormente, se superó este inconveniente: ahora se producen radiadores de aluminio que pueden soportar la presión del refrigerante, mucho superando la posible presión de trabajo en los sistemas de calefacción optimizando la configuración de la sección transversal de la columna y aumentando su espesor paredes.
El segundo inconveniente es el aumento de la exigencia de los radiadores de aluminio con respecto a la calidad del refrigerante, que debe superarse por ahora. falla: los intentos de aplicar varios revestimientos protectores a la superficie interior no se pueden reconocer por completo exitoso. La resistencia del aluminio y sus aleaciones a la corrosión está determinada por la presencia o ausencia en la superficie interna de una película densa formada por óxido de aluminio Al2O3. Esta película tiene un carácter anfótero, es decir, se disuelve tanto en medios alcalinos como ácidos. La Figura 1 muestra la dependencia de la velocidad de corrosión del aluminio con el pH, dada en el libro de T.M. Petrova, V.N. Voronov y B.M. Larina "Tecnología y organización del régimen químico-agua de las centrales nucleares", M., 2012. La figura muestra que esta curva tiene un mínimo pronunciado. Con un aumento en el pH de 8.5 a 9.5, la velocidad de corrosión del aluminio aumenta en un orden de magnitud (de 0.1 a 1 g / (m2h)). Lo mismo ocurre cuando el pH desciende de 6,5 a 4,2, pero prácticamente no existen tales valores de pH en los sistemas de suministro de agua de calefacción.
Dependencia de la velocidad de corrosión del aluminio del pH del medio.
Por tanto, la densa película protectora de óxido resiste con éxito la corrosión en el rango de pH de 6,5 a 8,5. A valores de pH fuera de este rango, la película de óxido se rompe y la corrosión penetra a una gran profundidad de la pared, provocando incluso agujeros pasantes. En este caso, como regla, aparecen primero las pequeñas fugas. Tenga en cuenta que si la corrosión aún no ha provocado una pérdida de estanqueidad del radiador, una disminución del espesor de la pared conduce a una disminución gradual de su fuerza y, en consecuencia, a accidentes debido incluso a un ligero aumento en presión. Tales accidentes pueden ser catastróficos, ya que una sección debilitada por la corrosión generalmente se rompe a lo largo de toda la altura de la columna y el agua inunda las habitaciones de los pisos subyacentes.
En este sentido, naturalmente, la idea parecía combinar aluminio y acero en una estructura para aprovechar sus ventajas. En general, los bimetales se utilizan ampliamente en varios campos de la tecnología. Por lo general, una capa está hecha de acero económico y la otra está hecha de metales no ferrosos, en este caso aluminio. Los primeros radiadores bimetálicos aparecieron en Europa a mediados del siglo pasado. Solo las columnas verticales eran bimetálicas en tales radiadores: se colocaron tubos de acero en el molde de inyección para el paso del refrigerante. En los colectores horizontales, el refrigerante estaba en contacto directo con el aluminio.
Este tipo de radiadores híbridos (el término común es "semimetálico") todavía se están produciendo, aunque no puede considerarse lógico un diseño en el que se requiere un refrigerante con pH = 8.3-9.5 para una parte del radiador (columna) y para la otra (colectores) - 6,5-8,5. Esto significa que los radiadores "semimetálicos" pueden funcionar normalmente sólo en un rango estrecho de pH de 8,3 a 8,5. Esto excluye la posibilidad de su uso en los sistemas de calefacción más comunes en Rusia con conexión dependiente a las redes de calefacción, equipados con sistemas de tratamiento de agua de compensación.
Con base en lo anterior, los radiadores "semimetálicos" deben atribuirse no a radiadores bimetálicos, sino a radiadores de aluminio. Para confirmar o refutar esta propuesta, es necesario realizar pruebas para determinar la tasa de corrosión cuando el pH del refrigerante cambia en un amplio rango.
Además, el coeficiente de expansión térmica del aluminio es el doble que el del acero. Debido a esto, cuando cambia la temperatura del refrigerante, surge una tensión entre el tubo de acero y las aletas de aluminio de la columna. El desplazamiento mutuo de estas capas conduce a un aflojamiento del contacto entre ellas, a un aumento de la resistencia térmica del contacto y, en consecuencia, a una disminución de la transferencia de calor de dichos radiadores durante el funcionamiento. Para evaluar esta reducción, se debe realizar una prueba de rendimiento acelerada pasando alternativamente agua a 20 ° C a través del radiador.0C y 900C (al menos 250 ciclos) y comparando su flujo de calor antes y después de esta "acumulación".
Actualmente, los radiadores bimetálicos mejorados, cuyas partes integradas son una estructura soldada en forma de H de tubos de acero, tienen merecidamente la mayor demanda. Así, los canales horizontales y verticales están hechos de acero y se excluye el contacto del aluminio con el agua. Estos radiadores se comportan como el acero y se pueden utilizar en sistemas convencionales con valores de pH normalizados = 8,3-9,5. Tienen una mayor resistencia, por lo tanto, al usarlos, los accidentes asociados con exceder la presión permitida, incluidos los choques hidráulicos, están prácticamente excluidos.
Cabe señalar que aunque los radiadores bimetálicos son más pesados que los de aluminio y los "semibimetálicos", el consumo de aleación de aluminio es mínimo aquí, ya que solo se fabrican aletas de pared delgada.
Es posible distinguir los radiadores bimetálicos de los "semibimetálicos" mediante un imán aplicado a los orificios de conexión.
conclusiones
- Radiadores bimetálicos, en el que se excluye el contacto del refrigerante con el aluminio, se puede utilizar en casi cualquier sistema de calentamiento de agua.
- El aluminio, incluidos los radiadores "semimetálicos", se puede utilizar en sistemas de calefacción con conexión independiente a redes de calefacción y en sistemas individuales con refrigerante permanente.
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