Un impianto per il trattamento delle acque reflue recentemente ristrutturato situato nei pressi della città polacca di Stargard ha contattato Grundfos per scoprire come ottimizzare le prestazioni.

Prima di esaminare nel dettaglio il ruolo di Grundfos in questo progetto, vediamone le caratteristiche generali. I principali obiettivi dei clienti erano l’ottimizzazione delle prestazioni della miscelazione nelle vasche circolari e, tra le altre cose, la riduzione della sedimentazione. L’idea di base era scegliere e posizionare i mixer con attenzione per garantire il flusso di massa nell’intera vasca riducendo al minimo i consumi energetici.

In questo modulo, saranno illustrate le difficoltà affrontate e i metodi con cui sono state superate grazie a nuovi principi di progettazione e al riposizionamento dei mixer.

Come per ogni altra applicazione della miscelazione, la vasca circolare comporta alcuni specifici requisiti per i mixer non solo relativi alla forma, ma anche al tipo di mixer e alle caratteristiche del fluido.

Nella fase di progettazione e costruzione del progetto si è deciso di utilizzare il principio del rapporto spinta/potenza. Questo approccio è basato sulla scelta di un mixer che fornisca una spinta sufficiente con il minimo consumo possibile. Essenzialmente, basandosi sul rapporto spinta/potenza è possibile scegliere un mixer più piccolo di quello individuato con una progettazione tradizionale.

Vediamo da vicino perché il rapporto spinta/potenza è così importante. In primo luogo, occorre comprendere bene quanta energia meccanica serve per ottenere il risultato desiderato. Una volta stabilito questo parametro, calcolare la spinta necessaria è semplice.

In alcuni casi, tuttavia, si trascura il calcolo della spinta necessaria e si seguono le regole di dimensionamento tradizionali.

Esistono diverse regole empiriche relative al dimensionamento dei mixer. Se applicate, possono portare a enormi sprechi di energia dovuti al dimensionamento non corretto in rapporto alla vasca in questione.

Con il rapporto spinta/potenza, invece, il progetto di Stargard è riuscito a superare queste difficoltà. Ad esempio, grazie a questo principio di progettazione, il consumo energetico del sistema è stato ridotto del 25% rispetto a quello stimato con una progettazione tradizionale. Ma è il principio di progettazione stesso che ha dato il contributo principale alla riduzione del consumo energetico.

Per garantire una migliore omogeneizzazione dei fluidi, il flusso di massa e una riduzione della sedimentazione occorreva andare oltre il semplice calcolo della spinta necessaria.

E qui entra in gioco il posizionamento dei mixer. Osserviamo nel dettaglio come sono andate le cose in questo progetto. La configurazione esistente dell’impianto prevedeva due mixer affiancati lungo le pareti della vasca e altri due mixer nel punto opposto.

Con questa struttura la parte centrale della vasca e le zone vicine alle pareti erano prive di mixer ed erano totalmente compromesse durante la miscelazione per via della velocità del liquido troppo bassa. L’omogeneità non raggiungeva quindi il livello desiderato.

Queste zone vuote si chiamano «zone morte». Con la configurazione esistente si formavano zone morte al centro della vasca con una conseguente sedimentazione. Per migliorare la situazione, è stata proposta una diversa configurazione per l’impianto di Stargard.

Era necessario riposizionare totalmente i mixer presenti nella vasca. Quindi, invece di collocare due mixer affiancati lungo le pareti della vasca e altri due mixer nel punto opposto, il nuovo progetto prevedeva quattro mixer distribuiti nella vasca in posizioni tali da massimizzare le prestazioni in termini di flusso.

Una volta realizzata, questa soluzione ha determinato un’importante riduzione delle dimensioni delle zone morte, migliorando contemporaneamente le condizioni di miscelazione e l’omogeneizzazione nella vasca. Riducendo le dimensioni delle zone morte si è ridotto anche il livello di sedimentazione.

Il posizionamento corretto dei mixer ha portato a diversi miglioramenti. Anche se non è stato tolto o aggiunto alcun componente, il riposizionamento ha aumentato la velocità media del volume di liquido del 30% e la sollecitazione trasversale del 55%, riducendo quindi significativamente la sedimentazione.

Quindi, che insegnamenti possono trarre gli altri stabilimenti di trattamento delle acque reflue?

In primo luogo, è bene valutare le alternative alle regole tradizionali per il dimensionamento dei mixer. Con il principio del rapporto spinta/potenza si può risparmiare molto.

In secondo luogo, posizionando bene i mixer si ottengono molti vantaggi. Il posizionamento corretto è cruciale per sfruttare la potenza disponibile.

Infine, il manuale Grundfos «Indicazioni di progetto per le applicazioni di miscelazione» offre alcuni consigli sul posizionamento dei mixer rispetto alle pareti, alla superficie e al fondo della vasca.