Come scegliere l’ugello di sabbiatura giusto

COSA CONSIDERARE DURANTE LA SCELTA DI UN UGELLO DI SABBIATURA

Quando si sceglie un ugello, è necessario ricercare un equilibrio, iniziando dal proprio compressore d’aria. Dopo aver compreso in che modo la dimensione del compressore influisce sulle capacità di produzione, sarà possibile passare alla scelta della dimensione dell’ugello. Se si sceglie un ugello con un foro troppo piccolo non si sfrutterà appieno la capacità di sabbiatura. Se il foro è troppo grande mancherà la pressione sufficiente per sabbiare in modo produttivo. 

L’aspetto successivo è la forma dell’ugello. Le due forme principali di ugello sono a foro dritto e Venturi, con dimensioni diverse e variazioni nei ventagli. Infine, è necessario considerare il materiale con cui è costruito l’ugello. Nello specifico, il materiale che costituisce il rivestimento interno del foro. I tre fattori principali per scegliere il materiale corretto del foro dell’ugello sono la durevolezza, la resistenza all’urto e il prezzo.

 

Il compressore d’aria

La scelta appropriata dell’ugello può avere un effetto significativo sulla redditività dei lavori di sabbiatura di piccola e grande dimensione, e inizia dal compressore d’aria.

 

Il compressore rotativo

  1. Aspira più di 185 piedi cubi d’aria al minuto alla pressione atmosferica
  2. Comprime l’aria ad alta pressione in un volume inferiore
  3. L’ugello comprime l’aria in un volume ancora più piccolo (3/8" - 3/4" di diametro interno) a una pressione estremamente alta
rotary-air-compressor.jpg

Maggiore è il volume d’aria comprimibile al minuto, maggiore sarà la pressione prodotta dall’ugello. Questo migliora la produttività in due modi:

  • L’alta pressione aumenta la velocità delle particelle abrasive, fornendo più energia cinetica all’impatto, imprimendo un ventaglio di ancoraggio più profondo. Questo consente di impiegare un grado più fine di abrasivo, che produce più impatti per volume.
  • La maggiore capacità d’aria permette di utilizzare un ugello con un foro maggiore, il quale consente di gettare più abrasivo sull’obiettivo.

Considerando che la capacità disponibile del compressore d’aria non è illimitata, si dovranno scegliere ugelli per sabbiatrice con un orifizio abbastanza piccolo da mantenere una pressione dell’aria produttiva con qualsiasi volume che il proprio compressore può fornire.

 

Dimensione ugello

Per la sabbiatura abrasiva a nebulizzazione d’acqua, le dimensioni dell’orifizio più utilizzate vanno da 3/8 di pollice" di diametro interno a 3/4 di pollice", con incrementi di 1/16 di pollice". Un ugello da 3/8 di pollice" è sufficientemente stretto da produrre una pressione di sabbiatura efficace con un compressore 185 cfm. Un ugello da 1/2 pollice" è sufficiente per produrre una pressione di sabbiatura con un compressore 375 cfm.

È importante notare che quando si raddoppia il diametro dell’orifizio, si quadruplica la dimensione dell’orifizio, il volume dell’aria e l’abrasivo che passano attraverso l’ugello.

Per trovare l’ugello con la migliore produttività, è necessario determinare la pressione dell’ugello (PSI) da impiegare per una sabbiatura produttiva, e il volume d’aria che il proprio compressore può sostenere al minuto (cfm), quindi consultare il seguente grafico per cercare la dimensione orifizio dell’ugello che soddisfi tali parametri.

 

Capacità volumetrica (cfm) necessaria per la pressione, per ugello

Si deve considerare che il proprio compressore produrrà meno pressione all’ugello rispetto a quella indicata dal grafico, in base alle condizioni e la configurazione dell’attrezzatura.

Diametro dell’orifizio Pressione all’ugello      

 

 

Minima

CFM

Richiesta

Dimensione ugello

 

pollici mm 50 60 70 80 90 100 125
#6 3/8" 9,5 110 124 145 160 175 200 275
N.7 7/16" 11 150 170 200 215 240 255 315
#8 1/2" 12,7 200 225 250 275 300 340 430
#9 5/8" 16 300 350 400 450 500 550 700
#10 3/4" 19 430 500 575 650 700 800 1100

 

 

Con il tempo gli abrasivi influiscono sulla pressione di sabbiatura

Gli ugelli si usurano. L’abrasivo che attraversa l’ugello consuma il rivestimento, allargando l’orifizio. Un ugello usurato richiede un maggiore volume per minuto per mantenere la pressione desiderata.

Per esempio, se si è acquistato un ugello N.8 (1/2") per ottenere 100 PSI con un compressore 375 CFM, quando l’usura raggiunge 1/8" di diametro, corrispondente alla dimensione di ugello superiore (N.9 – 5/8"), sarà difficile mantenere persino una pressione di 65 PSI con lo stesso compressore (sulla linea N.9, il compressore da 375 CFM rientra tra i 350 e i 400 CFM, quindi è possibile mantenere solo 65 PSI), perché il volume d’aria passante dall’orifizio allargato sarebbe insufficiente a mantenere la pressione.

Tuttavia, se si è acquistata una dimensione N.7 (7/16"), impiegando un compressore 375 cfm per una pressione target di 100 PSI, con l’usura l’ugello avrà una misura superiore (N.8 – 1/2") e si potranno ancora ottenere 100 PSI, sacrificando in parte la produttività nel periodo iniziale di utilizzo dell’ugello (rispetto a un ugello N.8 (1/2") in quanto la quantità d’aria e di abrasivo che può passare attraverso l’orifizio a 100 PSI sarebbe inferiore rispetto a quella sostenibile dal compressore.

La pressione può calare significativamente tra il compressore e l’ugello, fino a un PSI per un tubo flessibile di 15 m (50') (1” di diametro interno). Inoltre, la pressione calerà se il flessibile ha delle curve o c’è un cambiamento di direzione: la migliore configurazione è avere il flessibile più corto e più dritto. In presenza di accoppiamenti difettosi o di perdite dal flessibile, la perdita di pressione potrebbe essere totale.

La dimensione dell’orifizio dell’ugello non solo influisce sul volume e sulla pressione, ma influisce anche sulla dimensione del ventaglio di sabbiatura. Per ogni incremento di dimensione ugello, ci si deve aspettare un aumento del 10% della dimensione del ventaglio di sabbiatura. Ma è la forma dell’ugello, anziché la dimensione orifizio ad avere l’impatto maggiore sulla dimensione del ventaglio di sabbiatura.

 

Forma dell’ugello

Gli ugelli hanno due forme di base: foro dritto e Venturi, con diverse varianti di ugelli Venturi.

 

Foro dritto

straight-bore.jpg

Dato che l’aria compressa entra nell’estremità convergente (sinistra) di un ugello con foro dritto, accelera, accelerando le particelle abrasive sospese nel flusso. Le particelle escono dall’ugello con un flusso limitato e producono un ventaglio di sabbiatura stretto all’impatto.

 

Venturi lungo

Testo immagine Testo Alt

Ventaglio di sabbiatura: 7,6 cm a 45,7 cm (da 3" a 18") di distanza
Produttività: 4,5/5

Gli ugelli Venturi hanno un ingresso convergente e un’uscita divergente. Questa forma è pensata per produrre un effetto che accelera molto il flusso d’aria e le particelle, tuttavia non è l’effetto Venturi.

L’effetto Venturi è un fenomeno per cui quando un flusso d’aria accelera nel passaggio attraverso una sezione ristretta, c’è un corrispondente calo di pressione.

Questo non è il principio di funzionamento di base dell’ugello “Venturi". Tecnicamente, questi ugelli sono del tipo de Laval, con le stesse caratteristiche degli scarichi degli aerei a reazione. La rapida accelerazione del flusso d’aria e delle particelle in un ugello de Laval deriva dall’effetto che si verifica quando il flusso supera la velocità del suono.

Oltre a produrre un’accelerazione notevole, la forma angolata dell’estremità divergente diffonde il flusso producendo un ventaglio ampio di sabbiatura e una distribuzione più uniforme delle particelle rispetto ad un ugello con foro normale.

Gli ugelli Venturi lunghi hanno una produttività fino al 40% superiore e impiegano meno abrasivo rispetto agli ugelli con foro dritto.

 

Venturi doppio

double-venturi.jpg

Ventaglio di sabbiatura: da 7,6 cm a 45,7 cm (da 3" a 18") di distanza
Produttività: 4/5

Un ugello Venturi doppio è un ugello de Laval con un’apertura di uscita molto larga e fori all’estremità divergente.

In base all’effetto Venturi, quando la velocità di un flusso aumenta, la pressione diminuisce, creando un vuoto tra l’onda d'urto e la sezione, riducendo la velocità dell’abrasivo. Con un ugello Venturi doppio, l’aria atmosferica è attirata attraverso i fori in un’area di bassa pressione, espandendo il flusso d’aria per produrre un ventaglio di sabbiatura più ampio.

 

Gola larga

wide-throat.jpg

Ventaglio di sabbiatura: da 7,6 cm a 45,7 cm (da 3" a 18") di distanza
Produttività: 5/5

Gli ugelli con gola larga sono degli ugelli de Laval con una gola ampia e una sezione convergente molto larga da 1/4". Quando si utilizza insieme a un flessibile con un diametro interno corrispondente (e con un aumento corrispondente di volume d’aria), l’ugello con gola larga può migliorare la produttività fino al 15% in più rispetto al Venturi lungo.

 

XL Performance

xl-performance.jpg

Ventaglio di sabbiatura: da 12,7 cm a 122 cm (da 5" a 48") di distanza
Produttività: 3/5

Questi ugelli molto lunghi accelerano le particelle a una distanza più lunga, raggiungendo velocità di uscita superiori, consentendo alla sabbiatrice di avere una posizione più arretrata rispetto alla superficie da sabbiare, e producendo un ventaglio di sabbiatura più largo con una produttività superiore.

 

Materiale dell’ugello

La terza considerazione da fare quando si sceglie un ugello è la composizione del rivestimento interno del foro. I materiali più duri sono più resistenti all’usura, ma sono più costosi da sostituire e più inclini alla rottura se sottoposti a sollecitazioni eccessive. Questi sono i tre principali tipi di ugelli in carburo

 

Carburo di tungsteno

Resistenza: 1/5
Resistenza all’urto: 5/5
Prezzo: Basso

Questi sono gli ugelli in carburo con la minore resistenza, ma sono relativamente economici e resistenti all’urto. Sono adatti per abrasivi di scorie, vetro e minerali.

 

Carburo di silicio

Resistenza: 1/5
Resistenza all’urto: 5/5
Prezzo: basso

Resistente all’urto e durevole come il carburo di tungsteno, ma più leggero. Richiede meno sforzo per l’operatore.

 

Carburo di boro

Resistenza: 3/5
Resistenza all’urto: 1/5
Prezzo: alto

Estremamente duro e resistente, ma friabile. Ha una longevità fino a 10 volte superiore rispetto al carburo di tungsteno.

 

Carburo di composito

Resistenza: 5/5
Resistenza all’urto: 3/5 
Prezzo: alto

Alcune aziende producono i propri ugelli in carburo di composito, i quali sono perfino più duri rispetto a quelli in carburo di boro.

Gli ugelli non sono economici da sostituire. Un beneficio della sabbiatura abrasiva a nebulizzazione d’acqua è che gli ugelli durano fino a 3 volte di più rispetto agli ugelli per la sabbiatura a secco, perché le particelle sono incluse in una camicia di lubrificante, che riduce la frizione tra l’abrasivo e il rivestimento dell’ugello.

Un altro importante beneficio è che la sabbiatrice a nebulizzazione d’acqua può controllare in modo preciso l’alimentazione dell’abrasivo. Con la sabbiatura la regolazione è più difficile, con un raggio inferiore. Passando da un ugello #6 a un #8, si raddoppia quasi la quantità di abrasivo consumato dallo strumento di sabbiatura.

La ricerca ha dimostrato che la produttività della sabbiatura cresce progressivamente con la velocità di alimentazione fino ad un valore critico, oltre il quale la produttività rimane costante. Quindi al superamento di tale valore, un consumo superiore di materiale riduce la velocità della particelle, spreca abrasivo e abbassa l’efficienza.

Siccome la sabbiatrice a nebulizzazione d’acqua può facilmente regolare la portata dell’abrasivo per cercare tale valore critico, può raggiungere la produttività ottimale con pressioni inferiori rispetto alla sabbiatura a secco.

 

Considerazioni finali

Gli ugelli grandi hanno una grande produttività ma è la forma del foro dell’ugello che determina l’accelerazione delle particelle e la dimensione del ventaglio di sabbiatura.

Per sabbiare con compressore in modo produttivo si deve scegliere l’ugello con il foro più grande compatibile con il proprio compressore con pressioni produttive, considerate le caratteristiche della superficie e le specifiche del lavoro, considerando inoltre che ci sarà una notevole riduzione di pressione con l’usura dell’ugello che aumenterà il suo diametro. Per sfruttare al meglio il valore del proprio ugello è fondamentale cercare il punto giusto in cui l’ugello può essere produttivo per la durata della sua vita utile.

 

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