DETALLES CONSTRUCTIVOS DE LAS VALVULAS PARA COMPRESORES

Tipos

Existen dos grandes grupos de válvulas para compresores, las concéntricas ó de doble efecto y las individuales ó de simple efecto, que a su vez se subdividen en dos subgrupos, blindadas y abiertas.

Las válvulas están compuestas por un conjunto de piezas dimensionadas de acuerdo a los requerimientos funcionales del equipo compresor, las cuales se dimensionan de acuerdo a la presión, el caudal volumétrico y el gas a comprimir y alguna otra variable como ser la geometría del compresor o la velocidad. Con estos datos podemos comenzar el desarrollo de las válvulas y la tapa de cilindro que las contienen.

En base a cálculos y desarrollos teóricos en los cuales debemos tener en cuenta las dimensiones del equipo donde tenemos que alojar estos cuerpos, es normal que encontremos dificultades en el dimensionamiento, tales como, el espesor de la tapa de cilindro, conductos de refrigeración ó simplemente la superficie del cilindro de pistón donde deben atacar las Válvulas, en base a todo esto se considerará el tipos y cantidad de Válvulas por cilindro.

Luego de resolver este dimensionamiento, se pasa al desarrollo del tipo y superficie de pasaje de válvula.

Se pueden elegir varias formas básicas de construcción. El cuerpo principal llamado asiento de válvula, se pueden mecanizar sus canales de pasaje de gas con perforaciones cilíndricas llegando a la superficie necesaria para no superar la velocidad crítica del gas ó bien se pueden mecanizar ranuras semicirculares cónicas por fresado o de acuerdo a la ultima tecnología disponible para tal fin el mecanizado por corte Láser o con chorro de agua a alta presión.

Análisis de ventajas y desventajas

De acuerdo al tipo de mecanizado encontramos que en el cuerpo perforado nos dará mayor rigidez y pasaje optimo, con condiciones de borde estables, pero formara una corriente de flujo turbulento, mientras que mecanizando las ranuras cónicas nos formara un flujo laminar y en caso de ser fundidas el comportamiento del flujo de gas es intermedio a los anteriores.
De acuerdo al tipo de válvula y de los elementos de cierre se deberá diseñar el tipo de canal teniendo en cuenta la situación más ventajosa en comparación con el resultado esperado.

Tapa Respaldo

La tapa de respaldo cumple con la misión de contener los elementos de cierre tanto disco como resortes y amortiguador.
Este respaldo debe estar diseñado lo suficientemente resistente como para soportar la fuerza ejercida por el paso de los gases sobre los elementos de cierre sin que estos se deformen ó colapsen..
El pasaje por los canales de circulación debe ser superior como mínimo un 20 % al del asiento de válvula según el modelo que se hayan elegido, utilizando el mismo criterio de cálculo.
Para el desarrollo de la válvula deberemos tener en cuenta que elementos de cierre utilizaremos. Acorde con el tipo de servicio.

Elementos de cierre

Estas piezas están divididas en tres grupos según su función.

Membrana o platillo

Elemento fundamental para el cierre del conjunto válvula, construidos en dos tipos de materiales según el requerimiento del equipo. Pueden hallarse de acero inoxidable martensítico o en polieteretercetona (peek).
El primer grupo (metálicos) se subdividen en tres subgrupos, según la geometría del equipo compresor.
Se diferencian básicamente por su centro y ellos son:
a) Elásticos.
b) Semi-elástico
c) Rígido.

El uso de cada uno de ellos dependerá de las condiciones de trabajo, como ser, velocidad de rotación, presión de servicio, tipo de compresor (Lubricado ó no lubricado), tipo de gas a comprimir, etc.
El espesor de la membrana ó disco y el material del mismo lo determinarán las presiones de trabajo del compresor.

Amortiguador

Es una pieza utilizada como su nombre lo indica a contrarrestar el “rebote” del disco ó membrana debido a la velocidad de apertura que genera la inercia del platillo de cierre, evitando que el golpe de los elementos en movimiento sea violento.
Construidos normalmente en acero de alto porcentaje de Carbono, tratados térmicamente. La forma externa es copia exacta del centro de membrana platillo de cierre a utilizar con los vacíos para que se oculten los salientes de los resortes que dan tensión de cierre.
El mismo no solamente protege la membrana de fuerzas excesivas, si no que protege los resortes para evitar que la flecha de tensión nunca llegue a valor cero y la consiguiente compresión contra la tapa respaldo.

Resortes

Los hay de distintas geometrías, de acción concurrente, divergente o de distribución radial uniforme, pero su material es básicamente el mismo, acero de alto contenido de Carbono ó acero inoxidable martensítico, tratado térmicamente, resistente a la fatiga, manteniendo su forma y elasticidad original después de millones de ciclos.
Pueden hallarse de muelle de apoyo simple o múltiple.
La cantidad de resortes y los espesores varían según las presiones de trabajo, como por ejemplo en válvulas idénticas de acuerdo a que etapa de compresión trabaja será el resorte utilizado.

Resortes helicoidales

Construidos en acero inoxidable, trefilado o laminados, llegando a fabricarse cilíndricos paralelos, cónicos ó bi cónicos, de sección circular ó de forma rectangular, calibrados y rectificados para un funcionamiento homogéneo.
Igual que los anteriores resortes pueden ser utilizados en distintas etapas, variando cantidades y cargas de acuerdo al tipo de trabajo.