LSI – równowaga wodna układu

LSI – równowaga wodna układu

Mówimy o wodzie, że znajduje się w stanie nasycenia węglanem wapnia, jeżeli ani nie rozpuszcza ani nie wytrąca osadów węglanu wapnia. Warunkiem zachowania równowagi jest utrzymanie wody w stanie niezakłóconym, w stałej temperaturze, dzięki czemu zachowuje stałe właściwości nasycenia przez nieskończony okres czasu.
Woda znajduje się w stanie nienasycenia, jeżeli nadal może rozpuszczać węglan wapnia.
Woda przesycona, pozostawiona w bezruchu, wytrąca węglan wapnia.

LSI jest chyba najczęściej stosowanym wskaźnikiem potencjału zakamieniania wody chłodzącej. Jest to dokładnie indeks równowagi i opiera się na termodynamicznej tendencji tworzenia kamienia węglanowego.
LSI nie ukazuje jednak ilości osadów, po których wytrąceniu woda powraca do stanu równowagi.
LSI ukazuje tendencję do tworzenia i wzrostu zakamieniania wraz ze zmianami pH wody.

Współczynnik nasycenia Lageliera wprowadza wartość pH jako główną zmienną. Innymi słowy,
LSI interpretowany jest jako zmiana pH niezbędna do uzyskania równowagi wody.
Aby wyliczyć LSI, niezbędna jest znajomość alkaliczności (mg/l jako CaCO3), twardości wapniowej (mg/l Ca2+ jako CaCO3), łącznej ilości rozpuszczonych cząstek stałych (mg/l TDS), pH wody i jej temperatury (ºC). Jeżeli nieznany jest TDS, można posłużyć się przewodnością (μS/cm), zgodnie z odpowiednim przelicznikiem:

 
TDS [mg/l] = Przewodność [μS/cm] / 1,248cm

Podsumowując, LSI można zdefiniować jako:

LSI = pH – pHS

gdzie:
pH – jest to zmierzona wartość pH wody,
pHS – jest to pH dla stanu nasycenia wody węglanem wapnia CaCO3, zgodnie z wzorem:

pHS = 9,3 + A + B – C – D

gdzie:
A = 0,1 * (log10 [TDS] – 1),
B = -13,12 * log10 (ºC + 273) + 34,55,
C = log10 (Ca2+ jako CaCO3) – 0,4
D = log10 (alkaliczność jako CaCO3).

Woda o współczynniku LSI=1 znajduje się o jedną jednostkę pH powyżej nasycenia. Obniżając pH o 1, doprowadzi się wodę do stanu stabilnej równowagi.

  • LSI jest ujemne: nie zachodzi zjawisko zakamieniania, woda rozpuszcza CaCO3; zauważa się właściwości korozyjne wody
  • LSI jest dodatnie: może tworzyć się kamień (wytrącanie CaCO3)
  • LSI bliskie zera: warunki graniczne. LSI może ulec zmianie wraz ze zmianami temperatury lub parowaniem
Niestety, korelacja wymienionych indeksów, w szczególności LSI, wywołuje pewne kontrowersje pod względem korozyjności wody i wymaga ostrożnego wnioskowania co do rzeczywistych warunków wody.

Uwaga praktyczna: w układach chłodzących LSI jest oczywiście inne dla zbiornika wody uzupełniającej, rurek skraplaczy, głowic sprężarek – ponieważ inna jest temperatura wody omywającej te elementy. Oczywiście, najszybciej dochodzi do zakamieniania (najwyżse LSI) w miejscach, gdzie temperatura jest najwyższa.