Efecto Del Diseño De Válvulas En El Rendimiento De Compresores Reciprocantes

En este estudio se examinaron experimentalmente los efectos del sistema de válvulas de los compresores de pistón de aire, encargado de tomar el aire en el cilindro y comprimirlo, aumentar la presión y expulsarlo fuera del cilindro sobre el rendimiento del compresor. Se ha determinado que la potencia absorbida por los compresores de pistón varía en función de las tensiones de los muelles de válvulas de aspiración y descarga y, como resultado de los experimentos, se ha observado que cuando se reducen las tensiones de los muelles, disminuye la potencia absorbida por el compresor.

Los parámetros de diseño de las válvulas de succión y descarga utilizadas en los compresores de aire de pistón afectan directamente al funcionamiento del compresor. En el sistema de válvulas, el lado de succión es responsable de tomar el aire en el cilindro, y el lado de descarga es responsable de transferir el aire fuera del cilindro después de que se comprime y presuriza en el cilindro.

Los compresores de pistón se utilizan generalmente para suministrar el aire comprimido necesario a herramientas neumáticas y equipos accionados por aire. Los elementos principales de un compresor de pistón son el cárter, el cigüeñal en el cárter, las bielas, los pistones conectados a las bielas, los bulones y cojinetes de los pistones, los cilindros en los que se mueven los pistones, los sistemas de válvulas que permiten la entrada y salida del aire a presión de los cilindros, y presurizado y el cilindro en el sistema de válvulas. La ubicación de estos elementos se muestra en la figura 1.

Este estudio se realizó en válvulas concéntricas y las partes de la válvula se muestran en la figura 2. En las válvulas concéntricas, el aire entra en el cilindro por efecto del vacío creado por el movimiento del pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto inferior. El lado de descarga de la válvula está en posición cerrada durante la aspiración de aire. En un momento determinado de la carrera de compresión, el aire se transfiere fuera del cilindro abriendo el lado de descarga de las válvulas de aspiración y descarga cerradas. Mientras el lado de descarga de la válvula está abierto, el lado de aspiración está cerrado. 

En el marco del estudio, se utilizó un compresor reciprocante de tres etapas y 40 bares (Figura 3). El compresor, cuya entrada y salida de aire a los cilindros se realiza mediante un sistema de válvulas concéntricas, está accionado por un motor eléctrico 4P de 30 kW de potencia. En la primera etapa del compresor, se conectan en serie dos muelles de compresión y tres muelles de aspiración mostrados en la figura 1. Se monta una válvula de aspiración y otra de descarga, que se abren y cierran en función del sentido de paso del aire. Al cambiar el número de muelles de la válvula, se observó el cambio de presión interna del cilindro y el cambio de potencia del compresor. Para calcular la potencia absorbida por el compresor, se utilizó ± 0,05% F.S. en la configuración de la prueba. Se utilizó un torquímetro con una precisión de medición de ± 0,1% F.S. y un transmisor de presión con sensibilidad de medición. Para las mediciones de presión en el cilindro, se montaron sensores de presión abriendo 5 roscas métricas cerca de la zona de descarga de la válvula. Los transmisores de presión y el torquímetro utilizados se muestran en la figura 4. Los datos se registraron en el ordenador utilizando el registrador de datos Dewe45 y el software Dewesoft.