Manómetros de tubo de Bourdon: diseño, funcionamiento y aplicaciones

Al igual que otros manómetros, el manómetro de tubo de Bourdon se usa para medir presión. Inventado en 1850, sigue siendo uno de los instrumentos más empleados para medir la presión de líquidos y gases como vapor, agua y aire, hasta 100.000 psi (70.000 N/cm²). Consiste en un tubo aplanado y enrollado en arco circular.

¿Qué es un manómetro de Bourdon?

Los tubos de Bourdon tienen sección transversal ovalada y forma radial. La presión del fluido actúa en el interior del tubo, provocando movimiento en el extremo no fijado. Este movimiento se mide e indica mediante un mecanismo de aguja.

Para presiones hasta 60 bar, pueden usarse tubos de Bourdon en forma de C con ángulo de unos 250°. Para presiones más altas, se emplean tubos helicoidales (múltiples vueltas superpuestas) o tubos espirales (bobina en un solo plano).

Los manómetros de tubo de Bourdon miden presiones relativas de 0,8 a 100.000 psi. Son instrumentos mecánicos que no requieren electricidad. Aplicaciones principales:

• Medición de presiones medias a muy altas.
• Aplicaciones de alta presión: calderas de vapor, compresores.
• Medición de presión en neumáticos de vehículos.

Construcción

El componente principal es un transductor elástico: un tubo de Bourdon fijado y abierto en un extremo para recibir la presión a medir. El otro extremo es libre y cerrado. El tubo tiene sección ovalada y forma de arco circular. Un vástago ajustable une el extremo libre a un sector y piñón. Un puntero en el eje del piñón recorre una escala calibrada en presión.

Principio de funcionamiento

La presión a medir se conecta al extremo fijo abierto del tubo. La presión ejercida actúa sobre las paredes internas. La sección transversal tiende a pasar de elíptica a circular, lo que endereza el tubo y desplaza el extremo libre.

El desplazamiento del extremo libre es proporcional a la presión aplicada. Al conectar el extremo libre a un mecanismo vástago-sector-piñón, el desplazamiento se amplifica y convierte en movimiento rotatorio del piñón.

Al girar el piñón, el puntero se mueve sobre la escala calibrada, indicando directamente la presión aplicada. Como la presión en la carcasa que contiene el tubo es normalmente ambiente, el puntero indica presión manométrica (relativa).

Ventajas y desventajas del manómetro de Bourdon

Ventajas:

• Lecturas precisas.
• Coste económico.
• Fabricación sencilla.
• Pueden modificarse para proporcionar salidas eléctricas.
• Seguros incluso para mediciones de alta presión.
• Excelente precisión, especialmente a altas presiones.

Desventajas:

• Respuesta lenta a cambios de presión.
• Presentan histéresis.
• Sensibles a vibraciones y golpes.
• El desplazamiento del extremo libre es pequeño, requiriendo amplificación.

Conclusión

El manómetro de tubo de Bourdon, inventado en 1850, sigue siendo uno de los instrumentos más usados para medir presión de líquidos y gases hasta 100.000 psi. Se han analizado definición, aplicaciones, componentes, diagrama, construcción, funcionamiento, ventajas y desventajas.