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Efecto Vénturi

El efecto Vénturi es una consecuencia de la ecuación de Bernoulli y se produce cuando un fluido circula por un tubo que tiene un estrechamiento, y se refiere a la disminución de la presión estática sobre las paredes del tubo en la zona del estrechamiento debido a que el fluido aumenta la velocidad en esa zona.

En la figura 1 se muestra un esquema que sirve para entender el efecto, se trata del llamado tubo Vénturi que como puede apreciarse tiene en el centro un estrechamiento.

Por el dispositivo circula un flujo, que en la sección mayor A1 tiene una velocidad 1, menor que la velocidad 2  en la sección del estrechamiento. Los dos tubos perpendiculares colocados en ambas secciones, dan el valor de la presión en cada zona en forma de altura del fluido, note que en la zona del estrechamiento la presión es menor que en la sección amplia del tubo. Y la diferencia está acotada como h.

Como se explica este fenómeno.

Empecemos por anotar que el volumen de fluido por unidad de tiempo que circula por un tubo en un punto determinado de su longitud, no puede desaparecer ni aparecer por arte de magia, esa misma cantidad tiene que circular por el resto del tubo, lo que implica que:

 La cantidad de fluido que circula por un punto dado de la longitud de un tubo tiene que ser la misma que la que circula por todos los demás puntos de manera obligatoria.

¿Como se logra hacer pasar la misma cantidad de fluido en una parte estrecha del tubo? claro, la respuesta es evidente, aumentando su velocidad. Todo el mundo ha podido percatarse de que si le ponemos el dedo cerrando parcialmente la boca de una manguera, la velocidad del agua de salida aumenta, y que por supuesto el agua que sale es la misma que circula por el resto de la manguera. Esta cuestión evidente se le llama ley de conservación de la masa.

Pero hay otra ley de la física que se aplica a este caso, la ley de la conservación de la energía, es decir en un sistema cualquiera, tampoco la energía aparece y desaparece por arte de magia, solo se transforma de unos tipos de energía a otros. Para el caso de los fluidos la energía que poseen puede ser de dos tipos:
  1. Energía potencial.
  2. Energía cinética.

Tubo Vénturi

Figura 1. Tubo Vénturi



La energía potencial se manifiesta como presión estática en la tubería cerrada y conectada a un tanque elevado. Todos sabemos que, por ejemplo, en una represa llena de agua sería desastroso que se rompiera el muro de contención, el agua comienza a fluir cuesta abajo arrasando a su paso con todo lo que encuentra; ¿de donde sale esa enorme cantidad de energía que puede hacer desaparecer pueblos enteros en un instante?, pues bien, esa energía estaba contenida como energía potencial en la gran columna de agua retenida por el muro. Cuando este se rompe, el agua deja de estar estática y comienza a moverse cuesta abajo, la energía potencial de la parte del agua que fluye se convierte en energía cinética y al mismo tiempo comienza a bajar el nivel del agua en la represa, baja su energía potencial.

Extendiendo el ejemplo de la presa al tubo Vénturi, tendremos que como la energía solo se puede transformar, si la velocidad del fluido aumenta en el estrechamiento, implica que también aumentará su energía cinética, esto obliga a que necesariamente tendrá que disminuir su energía potencial en la misma cantidad, y como ya hemos apuntado arriba que la energía potencial se manifiesta como presión también necesariamente tendrá que disminuir la presión.

Atenidos a este razonamiento tendremos una regla invariable si un fluido en una parte de un tubo aumenta su velocidad, al mismo tiempo disminuye su presión estática.

Los tubos Vénturi se pueden construir con tal cambio de sección y de velocidad del fluido que pueden producir succión (presión negativa) en la zona del estrechamiento, lo que se aprovecha en muchas aplicaciones industriales, siendo la mas notoria en el carburador de los motores de combustión interna.

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