Efecto Venturi: qué es y cómo funciona

El efecto Venturi es una respuesta que afecta a las propiedades físicas de los fluidos y que relaciona el cambio en la velocidad y la presión con el paso del líquido a través de una parte de un conducto. La constricción responsable de las variaciones en el sistema Venturi puede ser una reducción en la sección transversal del conducto o una obstrucción parcial debido a algún objeto colocado en el flujo del fluido. En términos más simples, el sistema Venturi determina que el caudal permanece constante en todo el espacio del conducto. Bajo ciertas condiciones de velocidad, se produce la succión del líquido. Gracias a ello, el efecto Venturi es comúnmente utilizado en minería para controlar los niveles freáticos.

La comprensión del efecto Venturi se basa en los principios fundamentales de la conservación de la masa y la energía. Cuando un fluido pasa a través de una zona con una sección transversal más estrecha, la velocidad del fluido aumenta debido al teorema de la continuidad. Esto significa que la misma cantidad de fluido al pasar por cualquier sección transversal del conducto en un intervalo de tiempo determinado, experimenta como sus valores físicos, como la velocidad, se ven afectados si el tamaño del tubo varia. En consecuencia, las sustancias experimentan un aumento de la velocidad al pasar por un tubo estrecho.

Al mismo tiempo, y siguiendo el principio de conservación de la energía, este aumento de la velocidad está acompañado por una disminución en la presión, de acuerdo con el principio de Bernoulli. El teorema establece que todos los tipos de energía presentes en una línea de corriente de un fluido son similares en todos sus puntos. Por tanto, la energía en el complejo permanece constante. Cuando el fluido pasa a través de una zona estrecha, la velocidad aumenta y la presión disminuye en esa región, creando una diferencia de presión entre las diversas secciones de la tubería.

Por otra parte, los cambios en las variables físicas no están exentos de inconvenientes, y el aumento de la velocidad en la sección estrecha del tubo puede generar el fenómeno de cavitación. Cuando esto sucede se alcanza una presión menor a la presión de vapor en el estrechamiento y se produce la vaporización de una parte de la sustancia. Como consecuencia se forman burbujas que no solo afectan a la efectividad de la máquina, sino que, al llegar a las partes de mayor presión en el sistema Venturi, debilita el conducto.

Aquí puedes informarte más sobre el Principio de Bernoulli: qué es y ecuación.

El efecto Venturi posee múltiples aplicaciones en diversas áreas de la ciencia, la ingeniería y la tecnología. A continuación, se muestran los usos más comunes que se le dan a el sistema Venturi.

• Medidores de flujo: el sistema de Venturi se utiliza en sistemas de tuberías para medir el caudal de líquidos o gases. La variación de la presión en el tubo Venturi permite calcular con precisión la velocidad y el volumen del fluido en movimiento.
• Carburadores de combustible: en este caso se emplea para mezclar el aire y el combustible en proporciones adecuadas, mejorando la eficiencia del motor. En las gasolineras, este efecto se utiliza para determinar el nivel de combustible en el depósito de manera que el sistema frena el suministro al detectar el nivel total de reserva.
• Aspiradoras y sopladores: usan el efecto Venturi para crear un flujo de aire que aspira partículas o gases. El incremento de la velocidad y la disminución de la presión generan un efecto de succión que permite limpiar y/o achicar otras sustancias. Este es el sistema por el que funcionan las bombas hidráulicas en las minas para vaciar los niveles inundados.
• Inyección de aire en acuarios: algunos sistemas refrigeración se sustentan en el sistema Venturi para introducir oxígeno en el agua. La velocidad del agua aumenta en la zona de restricción, lo que succiona aire del ambiente y lo mezcla con el agua.
• Sistemas de riego: para succionar fertilizantes o productos químicos desde un recipiente y mezclarlos con el agua de riego antes de incorporarlo a las plantas.
• Atomizadores: muchos de ellos, que pueden usarse para pulverizar productos de limpieza o perfumes, incorporan la succión provocada por este fenómeno físico.

El tubo Venturi es una herramienta diseñada específicamente para medir la velocidad de un fluido usando el efecto Venturi anteriormente explicado. Su morfología incluye una tubería principal con un circuito cerrado cuyos extremos están adheridos a dos secciones con anchuras diferentes. De esta forma, cuando el fluido discurre a través de la parte ancha del tubo Venturi, la disminución de la sección transversal en la garganta provoca un aumento en la velocidad del fluido y una disminución en la presión.

Dado que en ambos extremos partimos de velocidades y tamaños de sección diferentes, la altura de la columna de agua en un lado y en otro será diferente. Gracias a ese valor medible y al uso de las fórmulas puede otorgarse un valor cuantitativo a la velocidad. Los cambios en la presión se miden utilizando manómetros o sensores de presión, lo que permite calcular el caudal del fluido de acuerdo con las ecuaciones de Bernoulli y la conservación de la masa y la energía.

El efecto Venturi es un fenómeno de la mecánica de fluidos con numerosas aplicaciones. Los avances tecnológicos en este campo permitirán darle nuevas utilidades a las ya descritas.

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