Efecto Venturi para niños
El efecto Venturi es un fenómeno interesante que ocurre cuando un líquido o gas se mueve dentro de un tubo cerrado. Imagina que el tubo tiene una parte más estrecha. Cuando el fluido pasa por esa parte más angosta, su velocidad aumenta, y al mismo tiempo, su presión disminuye.
A veces, si la velocidad aumenta mucho, la presión puede bajar tanto que, si se conecta otro tubo en ese punto estrecho, el fluido del segundo tubo es "aspirado" y se mezcla con el primero. Este efecto fue descubierto en 1797 por el físico italiano Giovanni Battista Venturi, de quien toma su nombre.
Contenido
¿Cómo funciona el efecto Venturi?
El efecto Venturi se entiende gracias a dos principios importantes de la física: el principio de Bernoulli y el principio de continuidad.
El principio de continuidad
Este principio dice que si un fluido se mueve por un tubo y el tubo se hace más estrecho, el fluido debe acelerar. Piensa en una manguera de jardín: si pones el pulgar en la salida, el agua sale más rápido. Esto es porque la misma cantidad de agua tiene que pasar por un espacio más pequeño en el mismo tiempo.
El principio de Bernoulli
Este principio explica que la energía total de un fluido en movimiento se mantiene constante. Si la velocidad del fluido aumenta (lo que significa que su energía de movimiento, o energía cinética, es mayor), entonces otra forma de energía debe disminuir para compensar. En este caso, la energía relacionada con la presión del fluido es la que baja.
En resumen, cuando el fluido entra en la parte estrecha del tubo:
- La sección del tubo se reduce.
- La velocidad del fluido aumenta (por el principio de continuidad).
- La presión del fluido disminuye (por el principio de Bernoulli).
Esto se puede representar con una fórmula, pero lo importante es entender que si la velocidad (V) sube, la presión (P) baja.
Donde:
es la velocidad del fluido.
es la aceleración de la gravedad (aproximadamente 9,81 m/s²).
es la presión.
es el peso específico del fluido.
es la altura del punto.- Los números 1 y 2 se refieren a dos puntos diferentes en el recorrido del fluido.
Si la presión baja mucho, incluso puede volverse negativa en teoría. Cuando esto sucede, si se introduce otro tubo, el fluido de ese tubo es "aspirado" por la corriente principal. Esta característica se usa mucho en la industria para mezclar líquidos o gases de forma eficiente.
¿Qué es un tubo de Venturi?
Un tubo de Venturi es un aparato diseñado para aprovechar este efecto. Su forma es especial: tiene dos partes cónicas (como conos) unidas por un tubo más estrecho en el medio, llamado "garganta".
Medición de velocidad
Originalmente, los tubos de Venturi se usaban para medir la velocidad de un fluido. Al conocer la velocidad antes del estrechamiento y medir la diferencia de presión entre la parte ancha y la garganta, se puede calcular la velocidad del fluido en la garganta. Esto se hace a menudo con un tubo en forma de U que conecta las dos secciones y muestra la diferencia de altura del líquido en él.
Aceleración de fluidos
Además de medir, el tubo de Venturi también se usa para acelerar fluidos. Al obligar al fluido a pasar por la garganta estrecha, su velocidad aumenta. Este principio es la base de muchos dispositivos, como el carburador de los motores.
Fenómeno de cavitación
Cuando se usa un tubo de Venturi, hay que tener cuidado con un fenómeno llamado cavitación. Esto ocurre si la presión en la garganta del tubo baja tanto que es menor que la presión de vapor del fluido. En ese momento, se forman pequeñas burbujas de vapor dentro del líquido. Si estas burbujas se mueven a una zona de mayor presión, pueden colapsar (explotar) y generar pequeñas ondas de choque que podrían dañar la pared del tubo con el tiempo.
Usos del efecto Venturi
El efecto Venturi tiene muchas aplicaciones prácticas en diferentes campos:
- Medición y aceleración de fluidos: Como ya vimos, los tubos de Venturi se usan para medir la velocidad de líquidos y gases, y para acelerarlos.
- Sistemas hidráulicos: Se usa para añadir sustancias a un flujo de agua. Por ejemplo, en los sistemas de extinción de incendios, se usa para mezclar espuma con el agua.
- Industria del petróleo: La succión creada por el efecto Venturi se utiliza para extraer líquidos de pozos petroleros. Bombas especiales inyectan un fluido a alta presión que, al pasar por una boquilla, crea una succión que ayuda a sacar el petróleo.
- Motores: El carburador de un motor usa el efecto Venturi para mezclar el combustible con el aire. El aire pasa por un estrechamiento, su velocidad aumenta y su presión baja, lo que "aspira" el combustible y lo mezcla con el aire antes de que entre al motor.
- Neumática: Se emplea en sistemas de ventosas y inyectores que funcionan con aire.
- Aeronáutica: Aunque a veces se confunde, el efecto Venturi no es la única explicación de cómo vuelan los aviones. Sin embargo, sí se usa en algunos aviones para dar succión a instrumentos que necesitan vacío, como el coordinador de giro o el horizonte artificial.
- En el hogar: Algunos equipos que purifican el agua con ozono usan un pequeño tubo de Venturi. Este tubo aspira el ozono de un depósito y lo mezcla con el agua para ayudar a eliminar bacterias y virus.
- Acuarios: En las bombas de agua o filtros de acuarios, el efecto Venturi se usa para inyectar aire o CO₂ en el agua.
- Medicina (Cardiología): En algunos casos de problemas cardíacos, como la miocardiopatía hipertrófica, el efecto Venturi puede explicar cómo el flujo de sangre a alta velocidad en una parte del corazón puede "aspirar" una válvula, afectando el paso de la sangre.
- Medicina (Neumología): Las máscaras de Venturi (o Ventimask) se usan para dar a los pacientes concentraciones exactas de dioxígeno (oxígeno). El oxígeno puro pasa por un estrechamiento, creando una presión negativa que aspira aire del exterior a través de unos orificios. Dependiendo del tamaño de los orificios, se mezcla más o menos aire, controlando la concentración de oxígeno que el paciente respira.
- Odontología: Antiguamente, los sistemas de aspiración de saliva en los consultorios dentales usaban tubos finos que aprovechaban el efecto Venturi. Hoy en día, la aspiración suele ser motorizada.
- Agricultura: Se utiliza para inyectar fertilizantes líquidos en el agua de riego, distribuyéndolos de manera eficiente.
Otros conceptos relacionados
- Principio de Bernoulli
- Tubo de Pitot
Véase también
En inglés: Venturi effect Facts for Kids
