martes, 23 de junio de 2020

TUBO DE VENTURI



¿Qué es?

El efecto Venturi (también conocido tubo de Venturi) consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido contenido en este segundo conducto.

Origen:

Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822). El efecto Venturi se explica por el Principio de Bernoulli y el principio de continuidad de masa. Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta tras atravesar esta sección. Por el teorema de la energía si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente.

Éste efecto Venturi posee muchas aplicaciones que son destinadas tanto para líquidos como para gases. Por ejemplo:

En el carburador de un automóvil se utiliza dicho principio en el que se mezcla tanto vapor de gasolina y aire. ¿cómo se aplica?; cuando el aire pasa a través de un espacio muy angosto hacía los cilindros, éste origina un área de presión baja a razón de que la velocidad aumenta. Con esto la presión disminuye y evita que el combustible llegue a la columna de aire, donde finalmente se vaporiza rápidamente. debemos tener en cuenta que en este principio la presión disminuye conforme la velocidad aumenta.







Ejemplo: 

Un tubo de venturi en su parte más ancha posee un diámetro de 0.1524 m y una presión de 4.2 x10^4 N/m^2 . En el estrechamiento , el diámetro es de 0.0762 m y la presión es de 3×10^4 N/m^2 . ¿Cuál es la magnitud de la velocidad inicial del agua que fluye a través de la tubería?

Solución: 

\displaystyle \begin{array}{l}{{d}_{1}}=0.1524m\\{{d}_{2}}=0.0762m\\{{p}_{1}}=4.2x{{10}^{4}}\frac{N}{{{m}^{2}}}\\{{p}_{2}}=3x{{10}^{4}}\frac{N}{{{m}^{2}}}\\{{\rho }_{{{H}_{2}}O}}=1000\frac{kg}{{{m}^{3}}}\end{array}
Esta es la fórmula que usaremos:
\displaystyle {{v}_{1}}={{A}_{2}}\sqrt{\frac{2\left( {{p}_{1}}-{{p}_{2}} \right)}{\rho \left( {{A}_{1}}^{2}-{{A}_{2}}^{2} \right)}}
Resolver primero lo que tenemos en el numerador dentro de la raíz, y después lo del denominador, es decir:
\displaystyle 2\left( {{p}_{1}}-{{p}_{2}} \right)=2\left( 4.2x{{10}^{4}}\frac{N}{{{m}^{2}}}-3x{{10}^{4}}\frac{N}{{{m}^{2}}} \right)=24000\frac{N}{{{m}^{2}}}
Después el denominador, no sin antes calcular las áreas por separado.
\displaystyle {{A}_{1}}=\frac{\pi {{(0.1524m)}^{2}}}{4}=0.01824{{m}^{2}}
\displaystyle {{A}_{2}}=\frac{\pi {{(0.0762m)}^{2}}}{4}=0.00456{{m}^{2}}
Ahora calculamos el denominador:
\displaystyle \rho \left( {{A}_{1}}^{2}-{{A}_{2}}^{2} \right)=1000\frac{kg}{{{m}^{3}}}\left( {{\left( 0.01824{{m}^{2}} \right)}^{2}}-{{\left( 0.00456{{m}^{2}} \right)}^{2}} \right)=0.3119kgm
Se sustituyen los datos:
\displaystyle {{v}_{1}}={{A}_{2}}\sqrt{\frac{2\left( {{p}_{1}}-{{p}_{2}} \right)}{\rho \left( {{A}_{1}}^{2}-{{A}_{2}}^{2} \right)}}=0.00456{{m}^{2}}\sqrt{\frac{24000\frac{N}{{{m}^{2}}}}{0.3119kgm}}=1.265\frac{m}{s}

y como resultamos obtenemos la velocidad final. 


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