Giranti per Agitatori Industriali: Come Scegliere tra Cowless, Elica Marina, Turbina, Ancora e Raschiante

Due agitatori con lo stesso motore e lo stesso albero possono dare risultati opposti nella stessa vasca. Quello che cambia è la girante. Le giranti per agitatori industriali decidono come si muove il fluido, quanto taglio (shear) ricevono gocce, bolle e agglomerati e quanta energia diventa miscelazione utile invece di calore e vortice.

In questa guida passiamo in rassegna le giranti che montiamo in Nuova Darimpianti sugli agitatori per ambienti corrosivi: elica marina, girante cowless, turbina Rushton, emulsionatrice, pale mobili, pale inclinate, alto flusso, ancora e raschiante. Per ciascuna vediamo flusso, viscosità, usi e limiti. Per il percorso completo di selezione dell’agitatore (obiettivo di processo, Reynolds, motore) partite dalla guida come scegliere un agitatore industriale; qui restiamo sulla girante.

Flusso assiale, radiale e tangenziale

Ogni girante spinge il fluido in una direzione prevalente, e da questa dipende il lavoro che sa fare bene.

Flusso assiale

Le giranti assiali spingono il liquido parallelamente all’albero, di solito verso il fondo. Il getto risale lungo le pareti e torna alla girante, formando un unico anello di ricircolo che coinvolge tutto il volume. È il flusso più efficiente per omogeneizzare, tenere in sospensione i solidi e uniformare la temperatura con poca potenza. Elica marina, pale inclinate (flusso misto, prevalentemente assiale) e alto flusso appartengono a questa famiglia.

Flusso radiale

Le giranti radiali scaricano il fluido verso le pareti, creando due anelli sopra e sotto la girante. Pompano meno liquido per kW ma concentrano molto taglio vicino alle pale: serve per disperdere polveri e pigmenti, rompere agglomerati, emulsionare o frammentare un gas. Girante cowless, Rushton ed emulsionatrice sono radiali.

Flusso tangenziale

Ancora e raschiante ruotano lentamente con un diametro quasi pari a quello della vasca e trascinano il fluido in rotazione, agendo di continuo sulla parete. Servono quando il prodotto è così viscoso che una girante piccola muoverebbe solo una “caverna” di liquido intorno a sé.

Nelle vasche cilindriche senza deflettori le giranti veloci tendono a far ruotare tutto il liquido e a formare un vortice centrale: i rimedi classici sono deflettori, montaggio eccentrico o inclinato e agitatori laterali. L’ancora, al contrario, lavora senza deflettori.

Le giranti per agitatori industriali una per una

Le velocità indicate sono quelle riportate nelle schede prodotto delle nostre serie. I campi di viscosità sono orientativi e vanno verificati sul fluido reale.

Elica marina tripala

La girante più diffusa sugli agitatori veloci: tre pale elicoidali che spingono il liquido verso il fondo con un flusso assiale pulito e poca potenza. Lavora tra 500 e 1.500 rpm ed è la girante standard delle serie EV ed EVK.

• Viscosità: bassa, fino a circa 2.000-3.000 cP.
• Usi tipici: diluizione e neutralizzazione di acidi e basi, preparazione di soluzioni, trattamento acque.
• Punti di forza: molta portata per kW, poche vibrazioni.
• Limiti: poco taglio; con fluidi viscosi il flusso si spegne vicino alla girante.

Girante cowless (disco dentato)

La girante cowless, detta anche Cowles o disco dentato, è un disco con denti piegati alternativamente verso l’alto e verso il basso. Ad alta velocità crea una zona di taglio molto intensa sul bordo, mentre il prodotto viene richiamato dall’alto e dal basso e proiettato verso le pareti. Copre il campo più ampio della gamma: da 300 a 3.000 rpm. Nei dispersori conta soprattutto la velocità periferica del disco, più degli rpm (vedi il dimensionamento più avanti).

• Viscosità: da fluida fino a paste di qualche decina di migliaia di cP, finché il prodotto torna verso il disco.
• Usi tipici: dispersione di pigmenti e cariche in vernici e inchiostri, dissoluzione rapida di polveri, rottura di agglomerati.
• Punti di forza: taglio molto alto con una geometria semplice e facile da pulire.
• Limiti: pompa poco, quindi in vasche grandi va affiancata a una girante di circolazione; assorbe molta potenza alle alte velocità.

Turbina a pale diritte (Rushton)

Sei pale piane verticali montate su un disco. Il disco impedisce al gas immesso dal basso di risalire lungo l’albero e lo costringe a passare tra le pale, dove viene frammentato. Lavora tra 300 e 1.400 rpm.

• Viscosità: bassa e media, sotto i 5.000 cP circa.
• Usi tipici: dispersione gas-liquido, reazioni con forte trasferimento di materia.
• Punti di forza: turbolenza locale elevata, comportamento ben documentato.
• Limiti: numero di potenza alto; richiede deflettori; poco efficiente se serve solo omogeneizzare.

Girante emulsionatrice

Palette curve racchiuse in una corona dentata: il liquido entra al centro, viene accelerato ed esce attraverso la corona, dove subisce un taglio intenso e ripetuto. Lavora tra 500 e 2.000 rpm.

• Viscosità: bassa e media.
• Usi tipici: emulsioni di fasi non miscibili, dispersioni fini e stabili.
• Punti di forza: gocce più piccole e uniformi rispetto a una girante aperta.
• Limiti: circolazione modesta; più sensibile ai solidi grossolani.

Agitatori a pale mobili

Gli agitatori a pale mobili servono a miscelare in contenitori con apertura piccola, come cisternette IBC e fusti. Le pale sono incernierate al mozzo: nella configurazione tipica, a macchina ferma pendono lungo l’albero e passano dal bocchello, in rotazione si aprono e lavorano a pieno diametro. In scheda la girante a pale mobili compare sulla gamma veloce (300-1.500 rpm) e, in versione quadripala, sulla gamma lenta (fino a 400 rpm).

• Viscosità: bassa e media.
• Usi tipici: rimescolamento di additivi e reagenti in IBC, risospensione di sedimenti.
• Punti di forza: diametro di lavoro maggiore dell’apertura; un agitatore può servire più cisternette.
• Limiti: la cerniera va controllata con fluidi carichi di solidi o cristallizzanti.

Turbina a pale inclinate e girante modulare

Quattro pale piane inclinate, di solito a 45°, producono un flusso misto con prevalenza assiale. È la girante di riferimento degli agitatori lenti: turbina e modulare a pale inclinate lavorano tra 10 e 380 rpm. La quadripala è disponibile anche a pale diritte quando serve più azione radiale.

• Viscosità: fino a circa 10.000 cP.
• Usi tipici: flocculazione, neutralizzazione, preparazione di polielettrolita, bagni galvanici.
• Punti di forza: versatile; più giranti sullo stesso albero nelle vasche alte.
• Limiti: a parità di portata assorbe più potenza di un alto flusso.

Quadripala ad alto flusso

Pale sagomate, larghe alla radice e assottigliate in punta, pensate per muovere il massimo volume con il minimo taglio. Lavora tra 10 e 380 rpm sulle serie EVRK, EVRL, KVRL e sul laterale LRO.

• Viscosità: bassa, meglio sotto 1.000 cP circa.
• Usi tipici: grandi vasche, sospensione di solidi, flocculazione dove i fiocchi non vanno rotti.
• Punti di forza: numero di potenza basso, quindi motoriduttori più piccoli.
• Limiti: perde efficacia quando la viscosità sale; inadatta a dispersioni.

Girante ad ancora: profilo ad ancora e ancora con pala

L’ancora segue il profilo della vasca a breve distanza da parete e fondo, ruota piano (5-56 rpm in scheda) e muove l’intera massa per trascinamento. La variante con pala aggiunge un braccio superiore che migliora il rimescolamento verticale, il punto debole dell’ancora semplice.

• Viscosità: alta, da 5.000 a oltre 50.000 cP.
• Usi tipici: resine, gel, fanghi densi, vasche con camicia di riscaldamento o raffreddamento.
• Punti di forza: muove tutto il volume; migliora lo scambio termico a parete.
• Limiti: scarso scambio verticale senza pale aggiuntive; coppia elevata.

Girante raschiante

La raschiante porta all’estremo il concetto dell’ancora: bracci e pattini lavorano quasi a contatto con fondo e pareti e asportano il prodotto che tende ad attaccarsi, sedimentare o cristallizzare. La progettiamo su misura in base a vasca e prodotto.

• Viscosità: alta, o prodotti che formano depositi.
• Usi tipici: prodotti che incrostano, fanghi che si compattano, vasche riscaldate a parete.
• Punti di forza: pareti e fondo puliti, scambio termico costante.
• Limiti: usura dei pattini; potenza e coppia di spunto elevate.

Tabella comparativa delle giranti

Dimensionamento di base: D/T, velocità periferica e numero di potenza

Il rapporto D/T

D è il diametro della girante, T quello della vasca. Valori orientativi: 0,2-0,35 per l’elica marina, 0,25-0,4 per cowless e Rushton, 0,3-0,5 per pale inclinate e alto flusso, 0,9-0,98 per ancora e raschiante. Un D/T troppo piccolo lascia zone morte; troppo grande, su una girante veloce, fa salire la potenza in modo sproporzionato.

La velocità periferica

È la velocità dell’estremità della pala:

v = π · D · N / 60

con v in m/s, D in metri e N in rpm. Una girante cowless da 150 mm a 3.000 rpm arriva a circa 23,6 m/s, un valore tipico dei dispersori; un’ancora da 1,5 m a 20 rpm a circa 1,6 m/s. È l’indicatore più diretto del taglio e il parametro da controllare sulle giranti in termoplastico, che ammettono velocità periferiche inferiori all’acciaio.

Numero di potenza e potenza assorbita

In regime turbolento, con vasca dotata di deflettori:

P = Np · ρ · N³ · D⁵

con P in watt, ρ in kg/m³, N in giri al secondo e D in metri. Np dipende dalla geometria: circa 0,3-0,5 per elica marina e alto flusso, 1,2-1,5 per la quadripala a 45°, circa 5 per la Rushton.

Esempio: elica da 0,2 m a 900 rpm (15 giri/s) in acqua, Np = 0,35: P = 0,35 × 1.000 × 15³ × 0,2⁵ ≈ 380 W. Una Rushton dello stesso diametro alla stessa velocità supera i 5 kW. Raddoppiare la velocità moltiplica la potenza per 8, raddoppiare il diametro per 32, e la potenza cresce con la densità: in acido solforico concentrato (circa 1.840 kg/m³) lo stesso agitatore assorbe quasi il doppio che in acqua. Il motore si sceglie poi con un margine su questo valore. In regime laminare la formula non vale più in questa forma: ancore e raschianti si dimensionano sulla coppia. Il legame tra viscosità e regime di flusso è trattato nella guida agitatori veloci vs lenti.

Materiali delle giranti per servizio corrosivo

Il materiale si sceglie sul prodotto peggiore che la girante vedrà, alla temperatura più alta. Sulle nostre serie veloci le giranti sono in acciaio AISI 304-316 oppure in PP, PVC o PVDF; sulle serie lente anche in PE-HD, e sulla KVRL possono essere rivestite in ebanite.

• PP: acidi e basi diluiti, bagni galvanici, trattamento acque, fino a 80-90°C.
• PVC: rigido ed economico, ma limitato a 60°C.
• PVDF: acidi concentrati, ossidanti forti, fino a 100-120°C.
• AISI 304-316: con fluidi compatibili, per le velocità periferiche più alte.

Le giranti in termoplastico sono lavorate dal pieno su centri CNC, senza tensioni residue da stampaggio e con un buon equilibrio dinamico. Per il confronto chimico vedi PP vs PVC vs PVDF: quale materiale per pompe e agitatori.

Quale girante su quale agitatore

Agitatori veloci. Su EV/EV-G ed EVK la girante di serie è l’elica tripala marina. La serie EVL, con lanterna a singolo o doppio cuscinetto, e la KVL accettano anche turbina a pale diritte, emulsionatrice e girante cowless: sono le macchine da preferire quando la girante assorbe più potenza o lavora ad alta velocità periferica.

Agitatori lenti. La serie EVR, con albero calettato direttamente al riduttore, monta la quadripala a pale inclinate o diritte; EVRK ed EVRL aggiungono l’alto flusso e una lanterna per medio e alto carico. La KVRL, per carichi importanti, può montare da 2 a 4 giranti bipala o quadripala sullo stesso albero, la soluzione per vasche alte o a livello variabile.

Agitatori laterali. Il laterale veloce LVO monta elica, turbina a pale diritte, emulsionatrice o cowless; il lento LRO la quadripala a pale inclinate, diritte o ad alto flusso. Il montaggio laterale è utile nelle vasche grandi e aiuta a evitare il vortice centrale.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra girante cowless e turbina Rushton?

Entrambe hanno flusso radiale. La girante cowless concentra un taglio molto intenso sul bordo del disco ed è pensata per disperdere polveri e pigmenti ad alta velocità periferica. La Rushton ha pale piane su un disco, produce una turbolenza più distribuita ed è la scelta classica per disperdere un gas nel liquido.

Cosa sono gli agitatori a pale mobili?

Sono agitatori con pale incernierate al mozzo, che si richiudono per passare da un’apertura stretta e si aprono in rotazione. Servono soprattutto per miscelare cisternette IBC e fusti, dove una girante rigida del diametro necessario non entrerebbe dal bocchello.

Che girante usare per un fluido molto viscoso?

Oltre i 5.000-10.000 cP le giranti piccole e veloci muovono solo il liquido che hanno intorno. Servono l’ancora, eventualmente con pala superiore, o la raschiante se il prodotto si attacca alle pareti. Lavorano lentamente, l’ancora da 5 a 56 rpm, con riduttori dimensionati sulla coppia.

Posso montare più giranti sullo stesso albero?

Sì, è normale nelle vasche alte. Sulla serie KVRL si montano da 2 a 4 giranti bipala o quadripala. Nei processi di dispersione si combina spesso una girante di taglio, come la cowless, con una assiale di circolazione, da valutare caso per caso.

Girante in plastica o in acciaio?

Dipende da fluido e velocità periferica. Con acidi, basi e ossidanti PP, PVC e PVDF evitano la corrosione; con fluidi compatibili e velocità periferiche molto alte l’acciaio AISI 304-316 offre più margine meccanico. Spesso la soluzione è un albero in acciaio rivestito con girante in termoplastico lavorata dal pieno.

Conclusione: partire dal flusso che serve

La scelta tra le giranti per agitatori industriali parte da una domanda: che cosa deve succedere nella vasca? Per la circolazione si guarda alle assiali (elica marina, pale inclinate, alto flusso), per il taglio alle radiali (girante cowless, Rushton, emulsionatrice), per prodotti densi o che sporcano le pareti ad ancora e raschiante. Poi si verificano D/T, velocità periferica e potenza, e si sceglie il materiale sul fluido più aggressivo.

Dovete scegliere la girante per un nuovo agitatore o sostituirne una che non rende? L’ufficio tecnico di Nuova Darimpianti, a Flero (Brescia), progetta e costruisce dal 1970 agitatori e giranti in PP, PVC, PVDF e acciaio inox per fluidi corrosivi, anche su misura. Inviateci fluido, viscosità, volume e geometria della vasca: contattateci per una consulenza tecnica senza impegno.