How to select the right mixer


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 (1) o verso il basso (2)

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

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

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.

Fig 1 radiale

Agitazione con flusso radiale

Fig 1 assiale

Agitazione con flusso assiale

Fig 1 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.

foto per geometria3

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

foto per geometria1

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

foto per geometria2

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).

senza deflettori

Serbatoio cilindrico senza deflettori

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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