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Tubo Venturi

Tubo Venturi

Hecho de

VidrioCobreLatónMadera

Descripción breve

Un tubo Venturi es un dispositivo de dinámica de fluidos formado por un estrechamiento (cuello) situado entre dos secciones cónicas. Al obligar a un fluido a pasar por un cuello estrecho, la velocidad del fluido aumenta mientras que su presión estática disminuye de acuerdo con el principio de Bernoulli. Esta zona de baja presión localizada permite medir el caudal de fluido, aspirar y mezclar líquidos o gases secundarios (aspiración), o pulverizar combustibles.

Uso / Función

  • Uso principal: Medición del caudal en tuberías cerradas e inducción de succión o mezcla de fluidos sin partes mecánicas móviles.
  • Usos secundarios: Mezcla de aire y combustible en carburadores, creación de vacío en aspiradores de agua, dosificación de productos químicos y tiro en chimeneas industriales.
  • Escala: Desde instrumental de laboratorio de vidrio hasta tuberías municipales de agua e instalaciones químicas industriales.

Principio de funcionamiento

Principio de Bernoulli y Ecuación de Continuidad:

  1. Flujo de entrada: El fluido entra por la sección cilíndrica superior más ancha del tubo a una presión estática ($P_1$) y velocidad ($V_1$) de referencia.
  2. Estrechamiento en el cuello: Al entrar en el cono convergente, la sección transversal disminuye. Para mantener la conservación de la masa (Ecuación de Continuidad), la velocidad del fluido se acelera hasta $V_2$ en el cuello.
  3. Caída de presión: El aumento de energía cinética provoca una reducción proporcional de la presión estática ($P_2$) en el cuello ($P_2 < P_1$).
  4. Succión o medición diferencial: Conectar una toma lateral en el cuello estrecho permite medir la diferencia de presión ($\Delta P = P_1 - P_2$) o aspirar fluidos secundarios hacia la corriente de alta velocidad.
  5. Recuperación de presión: El fluido entra a continuación en un cono divergente de expansión gradual, reduciendo su velocidad y recuperando la mayor parte de su presión estática original con mínimas pérdidas por turbulencia.

Cómo crearlo

1. Construcción del cono convergente

  1. Utilizar un tubo rígido de Cobre, Latón o Vidrio.
  2. Moldear o mecanizar una sección de cono convergente con un ángulo de reducción suave (generalmente entre 20° y 22°).

2. Mecanizado de la sección del cuello

  1. Fabricar un cuello cilíndrico corto y uniforme en el extremo estrecho del cono convergente, con una sección transversal aproximada de un cuarto a la mitad del tubo principal.
  2. Perforar un orificio de toma de presión o aspirador limpio y sin rebabas, perpendicular a la pared interna del cuello.

3. Construcción del cono divergente

  1. Unir un cono más largo de expansión gradual (normalmente de 5° a 7° de ángulo de expansión) a la salida del cuello para garantizar una recuperación suave de la presión sin separación del flujo.
  2. Colocar una toma de presión aguas arriba en la sección de entrada de diámetro completo.

4. Calibración y conexión

  1. Conectar la toma de entrada y la toma del cuello a un manómetro diferencial o tubo en U.
  2. Calibrar las fórmulas de caudal en función de la geometría del tubo y la densidad del fluido.

Materiales necesarios

  • Cuerpo del tubo: Vidrio, Cobre, Latón o Madera dura tallada y sellada con resina.
  • Tomas y tuberías: Tubos delgados de cobre o vidrio para las tomas de presión diferencial.
  • Fluido de trabajo: Agua, aire o gases industriales.

Variantes y mejoras

  • Medidor Venturi: Equipado con tomas de presión y un manómetro calibrado para la medición precisa del caudal en redes de suministro de agua.
  • Inyector Venturi / Eyector: Utiliza la baja presión del cuello para aspirar productos químicos, fertilizantes o vapor en un flujo principal.
  • Carburador Venturi: Incorpora un surtidor de combustible (chiclé) dentro del cuello para atomizar el combustible líquido en el flujo de aire entrante para motores de combustión interna.

Límites y riesgos

  • Erosión del cuello y cavitación: Las altas velocidades del fluido y las fuertes caídas de presión pueden causar cavitación en sistemas líquidos, erosionando el revestimiento del cuello.
  • Pérdidas por fricción: Si el ángulo de expansión divergente es demasiado pronunciado (mayor a 15°), se produce separación del flujo, provocando pérdidas de energía y turbulencias.
  • Obstrucción: Los sedimentos o partículas en el fluido pueden bloquear las tomas de presión pequeñas o restringir el cuello estrecho.

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