A especificação do manômetro mecânico correto exige a correspondência precisa entre o elemento sensor interno, o fluido do processo e o perfil de pressão. Enquanto a caixa externa dita a proteção ambiental, o elemento elástico interno — tubo de Bourdon, diafragma ou cápsula — determina a faixa de medição do instrumento, a tolerância à sobrepressão e a compatibilidade com fluidos viscosos ou corrosivos. A seleção do tipo de elemento errado leva a falhas prematuras por fadiga, desvio na medição ou ruptura catastrófica. Esta referência técnica detalha os princípios de operação, as limitações de materiais e os critérios de conformidade com normas para as três principais tecnologias de sensores de pressão mecânicos utilizadas em aplicações industriais.
Elementos de Tubo de Bourdon (EN 837-1)
O tubo de Bourdon é um tubo de formato radial com uma seção transversal elíptica. À medida que a pressão interna do processo aumenta, a seção transversal tende a uma forma circular, fazendo com que o tubo se desenrole. Este movimento microscópico é transferido para o ponteiro através de um mecanismo de movimento mecânico. Dependendo da faixa de pressão necessária, os tubos de Bourdon são fabricados em três geometrias distintas: tipo C (normalmente usado para pressões de até 60 bar), espiral (para pressões médias) e helicoidal (para pressões extremamente altas de até 6000 bar).
Padronizados pelas normas EN 837-1, ASME B40.100 e GB/T 1226-2017, os manômetros de Bourdon são o padrão definitivo da indústria para aplicações industriais gerais. As classes de exatidão variam tipicamente de 1,0% a 1,6% do fundo de escala, com manômetros de teste de precisão atingindo até 0,1% de exatidão. A principal vantagem do tubo de Bourdon é a sua alta exatidão e excelente repetibilidade em um vasto espectro de pressão.
No entanto, os tubos de Bourdon possuem espaços mortos inerentes na sua ponta selada. São estritamente adequados para líquidos e gases limpos e não cristalizantes. São totalmente inadequados para fluidos altamente viscosos, com polpa ou cristalizantes. Tais fluidos estagnarão no espaço morto do tubo, levando a entupimentos, deformação permanente ou falha mecânica completa. Além disso, os tubos de Bourdon são altamente suscetíveis à fadiga por pulsações rápidas de pressão, necessitando do uso de caixas com enchimento líquido ou restritores internos em aplicações dinâmicas.
Ver nosso catálogo de manômetros →Mais de 143 modelos de manômetros industriais→Elementos de Diafragma (EN 837-2)
Os elementos de diafragma consistem numa membrana circular corrugada, fixada concentricamente entre dois flanges robustos. A pressão do processo aplicada na parte inferior desvia o diafragma para cima contra o mecanismo de movimento. Regidos pela norma EN 837-2, os manômetros de diafragma são projetados especificamente para faixas de pressão baixa a média, cobrindo de 0 a 40 bar. As classes de exatidão padrão são geralmente de 1,6% ou 2,5%, ligeiramente inferiores às dos tubos de Bourdon devido às características de deflexão não linear da membrana corrugada.
A principal vantagem de engenharia do elemento de diafragma é a ausência de espaços mortos e a sua grande área de superfície. Esta geometria torna-o a escolha definitiva para fluidos viscosos, cristalizantes ou com polpa que obstruiriam instantaneamente um tubo de Bourdon. Quando combinado com uma conexão de flange aberto, o diafragma fica nivelado com o fluido do processo, eliminando quaisquer cavidades onde o fluido possa acumular-se.
Adicionalmente, os elementos de diafragma oferecem proteção superior contra sobrepressão. Ao usinar o flange superior para corresponder ao contorno exato do diafragma corrugado, o elemento pode ser totalmente apoiado quando submetido a picos de pressão. Isso permite que os manômetros de diafragma suportem sobrepressões de 5 a 10 vezes o seu valor de fundo de escala sem deformação permanente — uma capacidade impossível de replicar com um tubo de Bourdon padrão.
Elementos de Cápsula (EN 837-2)
Os elementos de cápsula são construídos soldando dois diafragmas corrugados na sua periferia, formando uma cavidade interna selada e expansível. A pressão do processo é admitida no centro da cápsula através de uma porta central, fazendo com que ambos os diafragmas se expandam para fora simultaneamente. Esta expansão dupla gera um curso mecânico significativamente maior a pressões muito baixas em comparação com um único elemento de diafragma.
Também categorizados pela norma EN 837-2, os manômetros de cápsula são estritamente projetados para medição de micropressão, cobrindo faixas de 0 a 600 mbar. As classes de exatidão típicas variam de 1,6% a 2,5%. Estes elementos são altamente sensíveis e são comumente utilizados em aplicações que requerem medição precisa de tiragem, como sistemas de queimadores, monitoramento de AVAC em salas limpas e distribuição de gases medicinais.
Como a cavidade interna da cápsula é extremamente estreita e impossível de drenar ou limpar, estes elementos são exclusivamente adequados para fluidos gasosos, secos e limpos. A introdução de líquidos num manômetro de cápsula resultará na retenção do fluido nas corrugações por ação capilar. Isso causa um grave desvio na medição devido à massa adicional do líquido e, eventualmente, levará à corrosão interna ou falha mecânica.
Solicitar um orçamento gratuitoNossos engenheiros respondem em 24 horas→Seleção de Materiais e Compatibilidade com Fluidos
Os materiais em contato com o processo do elemento sensor devem ser estritamente compatíveis com o fluido do processo para prevenir rupturas induzidas por corrosão. Os tubos de Bourdon padrão são tipicamente trefilados a partir de ligas de cobre (como bronze) para ambientes não corrosivos, ou Aço Inox 316L para aplicações industriais agressivas. No entanto, a trefilação de tubos de Bourdon a partir de ligas exóticas é metalurgicamente complexa, propensa a microfissuras e tem um custo altamente proibitivo.
Os elementos de diafragma destacam-se em aplicações altamente corrosivas porque a membrana plana é facilmente estampada a partir de chapas metálicas. Isso permite a utilização econômica de ligas especializadas. Os materiais típicos em contato com o processo para manômetros de diafragma incluem:
- Aço Inox 316L: Padrão para ambientes corrosivos gerais.
- Hastelloy C-276: Altamente resistente à corrosão localizada e a ácidos oxidantes.
- Titânio Grau 2: Ideal para aplicações com gás cloro e água do mar.
- Monel 400: Especificado para serviço com ácido fluorídrico e oxigênio.
Além disso, os diafragmas podem ser revestidos com folhas de PTFE ou tântalo para resistir a ácidos severos que destruiriam elementos metálicos. Os elementos de cápsula, devido aos seus requisitos de baixa pressão, são geralmente fabricados em Aço Inox 316L ou ligas especiais de cobre-berílio para maximizar a elasticidade e a recuperação da histerese em faixas de milibar.
Matriz de Seleção do Elemento Sensor
Engenheiros de planta e distribuidores B2B podem utilizar a seguinte matriz técnica para especificar o elemento sensor correto com base nos parâmetros do processo. A seleção do elemento correto garante a conformidade com as normas EN 837 e maximiza a vida útil operacional do instrumento.
| Parâmetro | Tubo de Bourdon (EN 837-1) | Elemento de Diafragma (EN 837-2) | Elemento de Cápsula (EN 837-2) |
|---|---|---|---|
| Faixa de Pressão | 0 a 6000 bar | 0 a 40 bar | 0 a 600 mbar |
| Exatidão Típica | 0,1% a 1,6% | 1,6% a 2,5% | 1,6% a 2,5% |
| Estado do Fluido | Líquidos e gases limpos | Líquidos, gases, polpas | Apenas gases secos |
| Fluidos Viscosos/Com Polpa | Inadequado (entupimento) | Excelente (flange aberto) | Inadequado |
| Segurança contra Sobrepressão | Baixa a Moderada | Muito Alta (suporte de flange) | Baixa |
| Materiais em Contato | Bronze, Aço Inox 316L, Monel | Aço Inox 316L, Hastelloy, Titânio | Bronze, Aço Inox 316L |
Cargas Dinâmicas e Considerações Ambientais
Além da compatibilidade com o fluido e da faixa de pressão, o ambiente operacional influencia fortemente a seleção do elemento. Tubos de Bourdon expostos a vibrações de alta frequência ou a pulsações rápidas de pressão sofrerão encruamento e eventual falha por fadiga. Em tais ambientes, a caixa do manômetro deve ser preenchida com um fluido de amortecimento (tipicamente glicerina ou óleo de silicone) para lubrificar o movimento e amortecer a oscilação do tubo.
Os elementos de diafragma e cápsula geralmente não são preenchidos com líquido. A massa do fluido de enchimento sobre o diafragma ou cápsula horizontal pode causar desvios significativos no ponto zero, especialmente em faixas de baixa pressão (abaixo de 2,5 bar). Se um manômetro de diafragma precisar ser usado num ambiente de alta vibração, os engenheiros devem especificar uma caixa seca com um mecanismo de movimento amortecido, ou utilizar uma linha capilar remota para isolar o manômetro da fonte de vibração.
Key takeaways
- Especifique tubos de Bourdon (EN 837-1) para aplicações padrão de alta pressão até 6000 bar com líquidos ou gases limpos.
- Utilize elementos de diafragma (EN 837-2) para fluidos viscosos, cristalizantes ou com polpa até 40 bar para eliminar entupimentos em espaços mortos.
- Use elementos de cápsula estritamente para medição de baixa pressão de gases secos entre 0 e 600 mbar para evitar retenção de fluido por capilaridade.
- Selecione elementos de diafragma quando materiais exóticos como Hastelloy ou titânio são necessários para processos altamente corrosivos.
Часто задаваемые вопросы
What is the main difference between Bourdon tube and diaphragm pressure gauges?
Bourdon tube gauges work by pressure uncoiling a curved tube and suit high-pressure clean media (up to 6000 bar). Diaphragm gauges use a flexible membrane deflection and are designed for low pressures (<40 bar) with viscous, corrosive, or slurry media where dead-space clogging is a concern.
What pressure range can a capsule gauge measure?
Capsule elements operate effectively from 0–1 mbar up to 600 mbar. They are purpose-built for very low-pressure dry gas measurement. Above 600 mbar, the dual-diaphragm design becomes inefficient and a standard Bourdon tube is preferred.
Can a Bourdon tube gauge measure corrosive media?
Yes — specify 316L stainless steel or Hastelloy C-276 Bourdon tubes for moderately to highly corrosive media. For extremely aggressive liquids (acids, chlorides), add a diaphragm seal with PTFE fill fluid to isolate the Bourdon element from direct contact.
Why does vibration damage Bourdon tube gauges?
Continuous vibration causes work hardening and fatigue cracking in the Bourdon tube material. In vibrating environments, specify a liquid-filled gauge (glycerine or silicone fill) which dampens pointer flutter, reduces internal wear, and extends service life by 3–5×.
Which gauge type is required for ATEX explosive-atmosphere service?
Any gauge can be ATEX-certified — the certification applies to the enclosure, not the sensing element type. However, diaphragm gauges are often preferred in chemical ATEX zones because they eliminate the Bourdon tube socket cavity where process residue could accumulate and create ignition risk.