Configurazione agitatori


L’efficacia di ogni processo di agitazione è influenzata da molte variabili e dalla loro reciproca interazione.
Nel dettaglio, i fattori che condizionano l’esatta configurazione di un agitatore sono i seguenti:

Natura del liquido

Una corretta agitazione industriale è il risultato della combinazione di principi di idraulica, di caratteristiche meccaniche e della natura stessa dei fluidi trattati. Dal punto di vista del liquido dunque è molto importante
l’analisi:

  • della sua natura chimica (composizione, concentrazione…).
  • delle sue caratteristiche fisiche (peso specifico, viscosità, temperatura, eventuale presenza di solidi…).
  • di sue eventuali reazioni chimico-fisiche (esotermiche, vapori, abrasione, schiuma, incrostazioni…).

Agitazione desiderata

Gli agitatori hanno la funzione di mantenere uniformi le caratteristiche chimico-fisiche di una miscela di liquidi
diversi o di una soluzione di liquidi con solidi. Gli scopi del processo di agitazione si possono però specificare
in quattro principali macro categorie:

  • miscelazione di liquidi fra loro miscibili.
  • sospensione di solidi in un liquido.
  • soluzione in un liquido di solidi solubili.
  • scambio termico.

Agitatore pompante o pompa assiale

Agitatore pompante
o pompa assiale

Agitazione intubata verso l'alto o verso il basso

Agitazione  intubata verso
l’alto (1) o verso il basso (2)

Agitazione con flusso verso l'alto o verso il basso

Agitazione con flusso verso
l’alto (1) o verso il basso (2)

Direzione del flusso

Il flusso prodotto dall’elemento rotante dell’agitatore (elica, turbina, girante) è costituito da tre componenti:
assiale (verso il basso o l’alto), radiale (verso le pareti del contenitore), tangenziale (movimento di rotazione).
Ma ogni componente, singolarmente, produce scarsa agitazione: una giusta agitazione deve assicurare un
flusso misto (cioè comprensivo delle tre componenti). Inoltre bisogna anche considerare che:

  • la direzione standard del flusso è rivolta verso l’alto (e il senso di rotazione dell’agitatore sarà destro).
  • la direzione del flusso rivolta verso il basso (con senso di rotazione sinistro) è invece preferita per
    soluzioni di sali, liquidi che generano schiuma, soluzioni di solidi ad alto peso specifico e in tutti quei casi
    dove la funzione primaria dell’agitatore è di impedire sedimentazioni.
  • normalmente è sempre possibile cambiare la direzione del flusso (previa consultazione con il produttore) invertendo il senso di rotazione del motore e rimontando l’elica capovolta.

agitazione con flusso radiale

Agitazione con flusso radiale

agitazione con flusso assiale

Agitazione con flusso assiale

agitazione con flusso tangenziale

Agitazione con flusso tangenziale

Posizione dell’agitatore

La posizione dell’agitatore all’interno del recipiente rappresenta un aspetto rilevante da non sottovalutare.
Come è facile intuire, il punto di migliore di installazione di ogni agitatore dipende:

  • dalle dimensioni e dalla geometria del recipiente (serbatoio, vasca…).
  • dall’altezza della girante rispetto al fondo del serbatoio.
  • dalla forma della parte inferiore del serbatoio  (piana, bombata o conica).

Talvolta, nei piccoli serbatoi, per ovviare agli inconvenienti provocati dal flusso tangenziale, in alternativa ai frangi-flusso, l’agitatore viene installato in modo eccentrico o inclinato: tali soluzioni sono tuttavia da evitare in quanto risolvono solo parzialmente il problema  (movimento rotatorio del liquido o formazione di gorghi) e provocano
alti carichi idraulici con possibile sbilanciamento e vibrazione dell’albero dell’agitatore.

Geometria del recipiente

La  geometria del recipiente ovviamente deve essere ben definita quanto a: forma, dimensioni e livello del liquido (costante o variabile). Se l’agitatore lavora in un serbatoio cilindrico verticale, quest’ultimo dovrà avere, alle pareti, idonei deflettori per evitare la messa in rotazione dell’intera massa liquida e la conseguente formazione di gorghi.
Se l’agitatore è installato in un bacino conico è molto importante conoscere anche le dimensioni della parte conica
(e anche in questo caso si consiglia l’uso di frangi-flusso). Alcune considerazioni:

  • normalmente le forme più efficienti risultano quelle con uguali dimensioni di altezza, larghezza e lunghezza.
  • vasche con fondo piatto: maggiore rischio di deposito o di minore agitazione negli angoli.
  • vasche con fondo bombato o conico: la movimentazione è più omogenea e più agevoli sono le operazioni
    di svuotamento e di pulizia.

contenitore conico

Contenitore conico: è molto importante conoscere anche le dimensioni della parte conica. Si consiglia l’uso di deflettori verticali.

vasca rettangolare per fluidi

Vasca rettangolare: con lunghezza maggiore di 2 volte la larghezza è meglio avere due agitatori (o una pompa) per movimentare il fluido.

contenitore cilindrico

Contenitore cilindrico (fondo bombato). Situazione simile alla vasca conica: anche qui si consiglia
il montaggio di frangi-flusso.

Presenza di deflettori

Nei serbatoi cilindrici verticali la componente tangenziale del flusso, può prevalere e agire negativamente.
Di conseguenza può:

  • mettere  in rotazione il liquido come se si trattasse di un’unica massa solida.
  • formare gorghi che inglobano aria e possono squilibrare l’albero dell’agitatore.

Per correggere questo inconveniente vengono applicati deflettori verticali (o frangi-flussi) lungo le pareti del serbatoio. I deflettori, trasformando gran parte della componente tangenziale in flusso assiale, minimizzano la formazione di gorghi e l’ingresso di aria nel fluido e aumentano l’aspirazione e la spinta dell’elemento rotante dell’agitatore. La configurazione standard dei deflettori prevede la presenza di 4 piastre verticali di larghezza
pari a circa T/10 (T = Ø del serbatoio) ma:

  • nel caso di agitazioni liquido/solido, per evitare la formazione di zone morte, viene lasciata una luce
    fra la parete del serbatoio e il deflettore pari a circa T/100.
  • in alcuni casi lo sviluppo in altezza dei deflettori può essere superiore o inferiore al livello del liquido:
    normalmente però è pari a 4/5 H (H = altezza serbatoio).

serbatoio cilindrico senza deflettori

Serbatoio cilindrico senza deflettori

serbatoio cilindrico con deflettori

Serbatoio cilindrico con deflettori

Velocità di rotazione

Le velocità nominali di rotazione con motore elettrico alimentato a 50/60 Hz sono: 2800/3400, 1400/1700,
900/1100, 600/800. Gli agitatori sono macchine che si prestano molto bene al montaggio di motoriduttori e
all’uso di inverter: variando la velocità di rotazione si può controllare variamente il flusso uscente dalle pale dell’agitatore, in modo da adattare l’agitazione del liquido alle esigenze del l’impianto. A seconda della
necessità, il grado di agitazione ottenibile può quindi essere veloce, medio, lento:

  • motori da 2-4-6-8 poli: da un’agitazione veloce fino ad una lenta.
  • uso di motoriduttori: agitazione blanda.
  • uso di inverter: controllo della velocità.

Altre variabili del processo

Nella scelta dell’agitatore, altri fattori cruciali a cui prestare la massima attenzione possono essere:

  • volume totale da trattare (liquidi, solidi).
  • livello reale del liquido: costante o variabile (se variabile: indicazione precisa dei livelli minimi e massimi).
  • operazioni in continuo (es. neutralizzazione di scarichi industriali …).
  • operazioni saltuarie e discontinue (es. preparazione per lotti di soluzioni e preparati …).
  • modalità di ancoraggio tra vasca e agitatore (flangia di appoggio).
  • fenomeni indesiderati (formazione di schiuma, inglobamento di aria, permanenza di polveri superficiali …).


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