Menu

Uzdatnianie wody polem magnetycznym

WSTĘP

Magnetyzer jest powszechnie znaną i tanią metodą uzdatniania wody, choć mocno kontrowersyjną. W artykule nie mam jednak zamiaru rozprawiać się z jego zaletami i wadami, a raczej przybliżyć ideę magnetycznej obróbki wody, jak też zapoznać z dostępnymi na rynku urządzeniami. Sam tekst powstał już dość dawno, dlatego miejscami trąci myszką, a przedstawione w tabelach modele urządzeń mogą być już miejscami niedostępne. Trzeba jednak brać poprawkę, że to serwis edukacyjny i nigdy nie nadąży za zmianami. Nowości szukajmy więc w sklepach, a nie na mojej stronie.  

HISTORIA magnesów

 Pod koniec  XVIII wieku, szwedzki chemik Torbern Bergman wykazał wyższość stali (stopu żelaza z węglem) nad magnetytem w gromadzeniu energii magnetycznej. Stal potrafiła zgromadzić jej ponad dwukrotnie więcej niż magnetyt.  Odkrycie to nie znalazło wówczas wielkiego zainteresowania. Moc magnetyczna stali była bardzo mała, dość szybko ulegała też rozproszeniu. Tobern znalazł jednak wielu naśladowców pokazując im kierunek poszukiwań.  W końcu XIX stulecia wraz z rozwojem metalurgii zaczęto eksperymentować z innymi dodatkami do stali, np. wolframem, molibdenem czy chromem zapewniając coraz większą tzw. „Twardość magnesów” (zdolność do gromadzenia i utrzymania energii magnetycznej). W latach trzydziestych XX w. Japończycy opracowali stop żelaza z niklem, kobaltem  i glinem pod nazwą Alnico, będący już pierwowzorem współczesnych rozwiązań. Stop ten wielokrotnie ulepszano uzyskując gęstość magnetyczną ponad 80 kJ/m3 (zob. ramka). Dalszy rozwój magnesów wymagał wejścia w strukturę materiału i stworzenia stopów anizotropowych o uporządkowanej strukturze zbliżonej do struktury kryształu. Tak powstały kolejne materiały jak: bardzo tani ferryt i znacznie droższe ale super mocne magnesy neodymowe. Obecnie rekordzistą pod względem gęstości magnetycznej jest związek neodymu, żelaza i boru o wzorze Ne2Fe14B o strukturze tetragonalnej i gęstości do 400 kJ/m3, czyli około 50- cio krotnie  większej od  magnesów ze stali węglowej.

Magnesy powstają wskutek namagnesowania w silnym polu elektromagnetycznym  materiału o zdolnościach ferromagnetycznych. Siłę magnesu określa się  miarą energii  w dżulach jaką jest w stanie zgromadzić jeden metr sześcienny materiału (tzw. gęstość magnetyczna podawana w [kJ/m3]) . Innym wskaźnikiem magnetycznym jest „koercja” informująca jak duże pole magnetyczne należy przyłożyć do materiału aby usunąć z niego do zera pozostałość magnetyczną. Magnesy twarde mają koercję nawet powyżej 10000 A/m, półtwarde od 1000-10000 A/m, magnesy miękkie poniżej 1000 A/m.

 

Magnetyczna obróbka płynów

Wykorzystania magnetyzmu do zmian właściwości płynów z różnym powodzeniem przeprowadzali już w 1831 roku Maxwell i Faraday, jednak jako pierwszy patent na magnetyczną obróbkę wody  otrzymał w 1890 roku France Cabell, który wykazał naukowo jej zmiany  pod wpływem pola magnetycznego. Na przełomie wieków w  Amsterdamie Johannes Diderik van Der Waals odkrył, że wodór  ma struktury, które w połączeniu z węglem tworzą dziwne związki i powstają nieznane siły przyciągania. Siły te, pobudzane polem magnetycznym rozpraszają się a następnie łączą z dodatkowym tlenem, co w rezultacie może dawać  przyrost wydajności spalania. Odkrycie to   zostało praktycznie wykorzystane przez Niemców w czasie II Wojny Światowej. Aby ukryć ogromne ilości czarnego dymu opuszczającego silnik samolotu zastosowali pręty magnetyczne na przewodzie paliwowym. Rezultat był zaskakujący. Ilość dymu drastycznie spadła, spadło też zużycie paliwa a samolot stał się w powietrzu mniej widoczny. Masowa produkcja magnetyzerów paliwa ruszyła w USA w latach 50 tych, jednak lobby paliwowe dość szybko ją zastopowało, zarzucając producentom oszustwo. Dopiero w 1961 roku Sąd Federalny odrzucił to oskarżenie.

Do lat 70 tych magnetyzery były wykorzystywane głównie do obróbki paliw, gdzie efekt magnetyczny był najbardziej widoczny. Wykorzystanie magnetyzerów do uzdatniania wody wodociągowej było mniej popularne, być może z uwagi na zbyt małą w owym czasie gęstość magnetyczną. Sytuacja zmieniła się po  wynalezieniu super mocnych  magnesów neodymowych i opatentowaniu przez firmę MGI w USA urządzenia z jednobiegunowym magnesem, montowanego bezpośrednio na rurze. Magnetyzm stał się tanią, fizyczną  ( bez zmiany składu chemicznego) i łatwą w montażu metodą uzdatniania wody.                                                                                                                                           

JAK DZIAŁA MAGNETYZER

Oddziaływanie pola magnetycznego na media takie jak woda, gaz, benzyna i olej opałowy jest bardzo złożone i nadal jeszcze nie do końca wyjaśnione. Minęły już jednak czasy, gdy magnetyzm traktowano z przymrużeniem oka. Powstaje coraz więcej prac naukowych i badań obejmujących nowe, niekonwencjonalne zastosowania magnesów. Na ich podstawie można sformułować następujące wnioski:

- pole magnetyczne najsilniej oddziaływuje na wodę twardą zawierającą duże ilości soli wapnia i magnezu, a także krzemionki. Krzemionka pod wpływem pola magnetycznego tworzy np. rozbudowane wiązania polimerowe  przez co maleje jej rozpuszczalność w wodzie  i tworzy się forma koloidalna. Koloidy  krzemionkowe stanowią przy tym naturalne sorbenty  cząsteczek  wapnia i magnezu. W naturalnych warunkach w wodzie, sole wapnia i magnezu krystalizują  wytrącając się na ściankach przewodów i zbiorników w postaci twardego, trudno usuwalnego osadu (tzw. kamień kotłowy). Przy obróbce magnetycznej wytrącanie się osadu zachodzi bezpośrednio na ośrodkach agregacji (np. koloidach krzemionkowych) i ma miejsce w całej objętości  wody. Powstały szlam ma  niewielką zdolność do osadzania, poruszając się wraz ze strumieniem wody. 

                         

Fot.    Zdjęcie mikroskopowe zwykłych kryształów kamienia kotłowego (po lewej) i poddanych działaniu pola magnetycznego (po prawej)(fot. Infracorr)                    

   - magnetyzery oddziaływają nie tylko na cząsteczki zawarte w wodzie ale także na samą wodę. Cząsteczka wody ma budowę   dipolową i jako taka wykazuje potencjał elektryczny, który sprzyja zjawiskom przyciągania i osadzania się złogów kamienia na ściankach rur (elektrycznie obojętnych). Magnetyzer potrafi ten potencjał zmniejszyć niemal do zera, obniżając jednocześnie napięcie powierzchniowe i lepkość wody. Woda taka jest doskonała do podlewania roślin sprzyja wegetacji, zwiększa plonowanie. Zmniejszenie napięcia powierzchniowego jest też cenne w przemyśle spożywczym, farbiarskim, w pralniach spada wyraźnie zużycie detergentów. Zmieniona fizycznie woda nie tylko nie dopuszcza do powstawania osadów ale także potrafi rozrywać i osłabiać wiązania w osadach już wytworzonych, stąd głośne niegdyś powiedzenie „magnetyzm kruszy kryształy”.                                                                  

 - najlepsze efekty magnetycznej obróbki wody  otrzymuje się, gdy stosunek twardości węglanowej do ogólnej wynosi powyżej 50 a nawet 70%. Na zmniejszenie efektu uzdatniania może mieć wpływ: zawartość jonów żelaza powyżej 0,5 mg/dm3 - zbyt duża zawartość krzemionki (powyżej 40,0 mg/dm3) - niskie pH - napowietrzenie uzdatnianej wody - duża zawartość chlorków,  siarczanów i fosforanów. Czynnikiem mającym również wpływ na efekt uzdatniania wody jest odpowiednia szybkość przepływu przez pole magnetyczne.   Ustalono, że zjawisko nie zachodzi w wodzie stojącej.  Zaobserwowano również zanik w czasie nabytych, nowych właściwości  wody, co nazwano "pamięcią magnetyczną" wody, (w różnych literaturach pamięć magnetyczna wynosi od 4-24 godz.).  

W instalacjach paliwowych obserwowano wyraźne zmniejszenie tlenku węgla w spalinach. Magnetyzm potrafi tutaj poprawiać zarówno sam proces spalania jak i parametry paliwa, np. nie dopuszcza do agregacji cząsteczek oleju opałowego które sprzyja zatykaniu dysz i prowadzi do niezupełnego spalania. W instalacjach c.o. na olej opałowy i gaz płynny z zamontowanym magnetyzerem zużycie paliwa spada  od 10-20%. A w kotłach opalanych gazem ziemnym  2- 12%. Poprawa warunków spalania to nie tylko oszczędności, ale także mniej sadzy w spalinach, tym samym czystsze powietrze i przewody spalinowe.

                                                                                                                                                            

RODZAJE MAGNETYZERÓW

W instalacjach sanitarnych stosowane są zasadniczo dwa rodzaje magnetyzerów:

- magnetyzery rurowe

- magnetyzery narurowe

Magnetyzery rurowe – są urządzeniami wbudowanymi w instalację, stanowiącymi jej fragment. W zależności od sposobu montażu dzielą się na: gwintowe, kołnierzowe, a także spawane.  Magnetyzery z przyłączem gwintowym to z reguły jednostki o domowym zastosowaniu do uzdatniania wody na potrzeby domku jednorodzinnego, czy nawet pojedynczego przyboru (pralka, natrysk, zmywarka). Urządzenia kołnierzowe i spawane mają przemysłowy charakter i znacznie szersze zastosowanie. Oba rozwiązania posiadają  podobną budowę;  składają się ze stalowego, cylindrycznego rdzenia wewnątrz którego znajduje się tzw. „stos magnetyczny” zbudowany z magnesów stałych. Woda nie ma jednocześnie bezpośredniego kontaktu z magnesem, zwykle stos oddzielony jest od wody przegrodą z tworzywa sztucznego. Na zdjęciu po lewej magnetyzer rurowy w wykonaniu kołnierzowym firmy Infracorr

Magnetyzery narurowe –  mocowane są bezpośrednio na rurze instalacyjnej za pomocą opasek, klipsów, zatrzasków, etc. Zbudowane są ze stalowej obejmy (biegun N) do której przymocowane są magnesy ceramiczne (biegun S).Magnesy są tak ustawione, że pole magnetyczne zogniskowane jest na środek przewodu, stąd spotykana nazwa „magnetyzery soczewkowe”. Biegun północny skierowany jest na zewnątrz przewodu, na wodę działa tutaj tylko biegun południowy „S”, dlatego często magnetyzery te określa się też mianem jednobiegunowych. Urządzenie powyższe zostało opatentowane przez firmę MGI i dla odmiany nosi nazwę „MAGNETIZER” lub zgodnie z oficjalną nazwą amerykańską  (magnetizer energizer) –aktywator magnetyczny.   

Fot. (powyżej) magnetyzer narurowy Ecomag  

ZASADY MONTAŻU I ZASTOSOWANIE

·         Magnetyzery należy montować na przewodach w których prędkość przepływu wody waha się pomiędzy 0,5-4,0 m/s. Nie zaleca się montować magnetyzerów w miejscach o burzliwym przepływie

·         Minimalna odległość od chronionego urządzenia powinna umożliwić minimum 2s przepływ wody, zwykle nie bliżej niż 2m

·         Magnetyzer powinien być poprzedzony filtrem wody dla zabezpieczenia przed zarastaniem osadami (magnetyzery rurowe). Dla ułatwienia demontażu i konserwacji zaleca się projektować magnetyzery na przewodach bocznikowych, wyposażonych w zawory odcinające

·          Pozycja montażu jest dowolna, pionowa , pozioma, skośna

Poniżej przykładowe miejsca montażu magnetyzerów, wszystkie rysunki z materiałów firmy Infracorr.

Rys. magnetyzer zamontowany na przewodzie powrotnym do kotła c.o.

Rys. Magnetyzer w instalacji c.w.u. na dopływie wody zimnej do zasobnika

 

Rys. Usytuowanie magnetyzera MI w instalacji c. o. i c. w. u. w domku jednorodzinnym w układzie zima-lato.

                 Zastosowanie magnetyzerów

Miejsce montażu
Korzyści
Przed zaworem ogrodowym
Zwiększenie plonowania, szybszy wzrost roślin ozdobnych (około 30%)
Przed pralką i zmywarką
Wolniejsze zarastanie grzałek kamieniem kotłowym, wyraźne zmniejszenie zużycia detergentów
Przed podgrzewaczem wody użytkowej
Wydłużenie bezawaryjnej pracy podgrzewacza, wolniejsze zarastanie wymiennika ciepła, bardziej przyjazna do kąpieli woda (mniej wysuszona skóra przy twardej wodzie)
W instalacji c.o. na powrocie do kotła
Wydłużenie pracy kotła, ograniczenie wzrostu osadów kamienia tym samym zwiększenie wymiany ciepła w kotle i grzejnikach
Na dopływie gazu do kotła, podgrzewacza
Poprawa warunków spalania mieszanki gazowo-powietrznej, Spadek zużycia gazu do 12%
Na przewodach olejowych w instalacji oleju opałowego
Zapobieżenie agregacji cząsteczek oleju, szczególnie przy niższych temperaturach, wzrost wydajności spalania, spadek zawartości tlenku węgla w spalinach 0 50-60%
Magnetyzer w instalacji wody basenowej
Częściowe działania dezynfekcyjne - zmniejszenie bakterii nawet o 80% , zmniejszenie napięcia powierzchniowego działa pozytywnie na skórę

                 Tabela Przegląd wybranych konstrukcji magnetyzerów

Nazwa urządzenia
Rodzaj połączenia
Ciśnienie   max (MPa)
Dop. temp. (°C)
Przepływ m3/h
Minimalna prędk. Na wlocie m/s
Średnica przyłączy mm (cale)
Długość (mm)
Zastosowanie
CRYLOMAG
Crylomag VACO-2000-15 (20)
G
0,6
150
0,2-2,5
0,5-4,0
0,5
15 (1/2”) 20 (3/4”)
90
Pralki autom. Bojlery, podgrzewacze wody, destylarki
Crylomag MW10 do MW20
G
0,6
150
0,1-0,6 do
0,5-4,0
0,5
10 (3/8”)
25 (1”)
165
175 (1”)
Crylomag VACO-2000-25
G
0,6
150
1,0-7,0
0,5
25 (1”)
98
j.w. + hydrofory w domkach jednor. Przyłącza wody
Crylomag VACO-2000-40
G
K
0,6
150
2,5-13
0,3
40 (3/2”)
190
230
Urządzenia grzewcze, wymienniki ciepła, instalacje w domach mieszkalnych, procesy techologiczne
Crylomag MW50 do MW325
GK*
K
0,6
150
3,5-20
145-1100
0,3 -0,25
50 (2”)
325(13”)
300/410
850
Odpowiednio większe urządzenia przemysłowe, węzły cieplne, centralne hydrofornie
INFRACORR
MI mini
G
1,6
110
<1,4
-
15 -20
120
Pralki automatyczne, zmywarki, bojlery, podgrzewacze przepływowe
MI-0
G
1,6
110
<3,6
-
20-40
240
Domki jednorodzinne instalacje c.o., wody ciepłej i zimnej, kotły c.o., hydrofory
MI-1 do MI-11
K
1,6
110
3,6-13,5
800-2500
1-2
Od 65 do 800
Od 260 do 600
Kotły wodne i parowe, instalacje przemysłowe, chłodnice, instalacje zraszaczowi, duże wymienniki ciepła
MAGNETIZER  (przedstawiciel Mundimex)
M-1C
Z
-
148
-
0,6
16-40
 
Jedna para magnesów, Pole magnetyczne 11100 Gausów, małe instalacje wodociągowe, montaż na zewnątrz przewodu,
M-2T/S
M-3T/S
M-4T/S
Z
Z
Z
-
-
-
148
-
0,6
40-65
75-95
100-133
 
Dwie pary magnesów montowanych obok siebie (tandem) duże instalacje, montaż przed kotłem hydroforem, wymiennikiem ciepła. Dla polepszenia efektu zalecany montaż dwóch lub trzech urządzeń szeregowo w odstępie co 10 cm
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});