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Nivel de Burbuja
Breve descripción
Un nivel de burbuja (o nivel de aire) es un instrumento diseñado para indicar si una superficie está horizontal (a nivel) o vertical (a plomo). Inventado por Melchisédech Thévenot hacia 1661, utiliza un tubo de vidrio curvo y sellado que contiene un líquido volátil (espíritu) y una burbuja de aire para determinar la alineación horizontal y vertical con gran precisión.
Uso / Función
- Albañilería y carpintería: Garantiza que los cimientos, muros, estructuras de madera y vigas queden perfectamente nivelados o aplomados durante la construcción.
- Topografía e ingeniería civil: Se monta en teodolitos, taquímetros y miras de nivelación para establecer planos horizontales de referencia a largas distancias.
- Instalación de maquinaria: Verifica que tornos pesados, fresadoras, mármoles de rectificar y máquinas de vapor queden asentados uniformemente para evitar deformaciones y desgaste irregular.
- Escala: Herramienta manual de taller hasta componente de instrumentos topográficos.
Principio de funcionamiento
- Flotabilidad y gravedad: Una burbuja de aire atrapada dentro de un recipiente lleno de líquido siempre asciende al punto más alto debido a la flotabilidad y las fuerzas gravitatorias.
- Curvatura del tubo: El interior del tubo de vidrio se rectifica con una ligera curvatura longitudinal en forma de barril o arco.
- Posición de equilibrio: Cuando el tubo está perfectamente horizontal, el punto más alto del arco se sitúa precisamente en el punto medio. Unas marcas grabadas en el exterior del tubo señalan este centro; cuando la burbuja queda centrada entre las líneas, la superficie está a nivel.
- Líquido de baja tensión superficial: Se utiliza alcohol o Éter en lugar de agua debido a su baja tensión superficial y baja viscosidad, lo que permite un rápido movimiento de la burbuja y evita la congelación en climas fríos.
Cómo crearlo
- Confección y rectificado del tubo de vidrio: Calentar un tubo de Vidrio resistente, sellar un extremo y rectificar con precisión la superficie interior para producir una curvatura suave y uniforme.
- Llenado y sellado: Llenar el tubo casi hasta su capacidad con etanol o Éter, dejando una pequeña bolsa de aire. Sellar al soplete el extremo abierto del tubo de vidrio bajo condiciones térmicas controladas.
- Grabado de líneas guía: Grabar un par de marcas simétricas alrededor del centro del tubo de vidrio mediante ácido fino o abrasivo.
- Fabricación del cuerpo o soporte: Mecanizar un cuerpo recto y rígido en Madera curada o Latón/Acero con caras de referencia planas y paralelas.
- Calibración y fijación del tubo: Colocar el cuerpo sobre una superficie de referencia horizontal verificada. Encajar el tubo de vidrio sellado en un alojamiento rebajado, ajustar hasta que la burbuja quede perfectamente centrada y fijar con yeso, pez o resina epoxi.
Materiales necesarios
- Tubo sellado: Tubo de Vidrio templado.
- Líquido de relleno: Etanol o Éter (bajo punto de congelación y baja tensión superficial).
- Cuerpo/Soporte: Madera dura curada (Madera), Latón fundido o Acero estructural.
- Medio de fijación: Yeso, resina o pez para asegurar el asentamiento del tubo.
Variantes y mejoras
- Tubo de plomada: Incorpora un segundo tubo montado perpendicularmente a la base para mediciones verticales.
- Tubo de 45 grados: Añade un tubo diagonal para verificar ingletes y biseles en ángulo.
- Nivel de precisión para mecánicos: Utiliza tubos de vidrio rectificados con sensibilidad de hasta 0,02 mm/m para la alineación de máquinas herramienta.
- Nivel esférico (ojo de buey): Un tubo circular de fondo plano que mide la inclinación en dos ejes simultáneamente.
Límites y riesgos
- Dilatación térmica: Los cambios extremos de temperatura dilatan el líquido, alterando el tamaño de la burbuja y afectando levemente a la velocidad de respuesta.
- Descalibración por impacto: Las caídas o golpes en la herramienta pueden desalinear el tubo dentro de su alojamiento.
- Desgaste de la base de referencia: Abolladuras o rebabas en el canto inferior de metal o madera destruyen la precisión de la medición.