Tubo Bourdon
(P34)
Donde:
Δα: deflexión angular del extremo libre.
K: constante determinada experimentalmente.
α: ángulo total suspendido por el tubo.
P: diferencia entre la presión exterior e interior del tubo.
E: módulo de elasticidad del material.
A y B: largo y ancho de la sección del tubo.
t: espesor del tubo.
R: radio de curvatura del tubo.
x, Y, z: constantes determinadas experimentalmente.
En la figura P17 se observa los parámetros que se utilizan para determinar la ecuación P34, mientras que la figura P18 se puede ver una vista interna de un tubo bourdon y de sus componentes.
Figura P19.
Figura P17. Figura 18.
Ventajas y limitaciones del agua y del mercurio
Figura P17.
Tipo Bourdon C
Su nombre se debe precisamente a que forma una C.
Características:
El Rango puede ir desde [30 mmHg de vacío a 5000 Psig]
Su Exactitud [± 0,5% a ± 3%]
Temperatura máxima 90 ºC
Tipo Espiral
Se forma arrollando el tubo Bourdon alrededor de un eje axial.
Características:
Mayor precisión y exactitud que el Bourdon C
Usado como “Sensor + Transmisor” dentro de unidades de control, etc.
Exactitud [± 0,25% a ± 1%]
Rango desde [0 a 2500] Psig
Tipo Helicoidal
Características:
Rango [0 a 10000] Psig
Clase o Exactitud [± 1,5% a ± 3%]
Uso más generalizado Indicador, presentando un mayor desplazamiento, pero menos exactitud.
Materiales de construcción de tubos Bourdon
Grupo 1: Aleaciones endurecidas por deformación, hechos de:
-
Latón (Cobre + zinc + estaño ó Cobre + zinc)
-
Bronce fosforoso (Fósforo + bronce)
-
Bronce silicio
-
Acero inoxidable austenítico
-
Monel
Son materiales fáciles de trabajar, resisten corrosión. Sirven para medir medianas y bajas presiones:
-
Bajas: 0 a 700 KPa (≈ 100 psi)
-
Media: 700 a 3500 KPa (≈ 100 a 500 psi)
-
Alta: 3500 a 70000 KPa (≈ 500 a 10000 psi)
Grupo 2: Aleaciones endurecidas por precipitación, hechos de:
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Cobre + berilio
-
Monel K
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Iconel X
Son más difíciles de trabajar pero permiten la construcción de tubos de gran precisión y resisten muy bien a la corrosión: Se utilizan para medir medias y altas presiones.
Grupo 3: Aleaciones con tratamiento térmico, hechos de:
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Acero ANSI 4130
-
Acero ANSI 8630
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Acero ANSI 403
-
Acero inoxidable martensitico
La facilidad de trabajo del material es intermedia. Se utilizan para medir altas presiones.
Diseño de Tubos Bourdon
La expresión que relaciona la deflexión angular con la presión es:
Consisten en un tubo de sección transversal aplanada con un extremo abierto y empotrado y el otro extremo cerrado y libre de moverse. Este tubo se le da una forma curvada específica (ver figura P17), que varía según el rango de la presión a medir y las características del tubo. De acuerdo a la forma del tubo se tienen tres tipos de tubo Bourdon, tipo C, Espiral y Helicoidal: