Venturi
12 dic, 2011
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PDFSopla y mantiene
PRESENTACIÓN: Una pelota ligera puede flotar en un flujo de aire debido a que un flujo con velocidad presenta menor presión. Permanece así en equilibrio compensando su peso con la fuerza que la presión atmosférica mayor que la rodea ejerce sobre ella. Ese flujo puede ser creado por un secador de pelo, un propulsor de aire, una pipa de aire,…
- Bernoulli M&M’s: A Melt-in-Your-Mouth Demonstration, Keith Bellof, Phys. Teach. 43, 392 (2005)
- Bernoulli’s ghost, Marcelo Magalhães Fares Saba, Phys. Teach. 35, 294 (1997)
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Otro de los ejemplos más conocidos para ilustrar el efecto venturi consiste en crear una corriente de aire entre dos objetos. Esto hace que disminuya la presión entre ellos y se junten, contrariamente a lo que se esperaría. Puede probarse con dos latas de refresco o con un pliego de papel de periódico como aparece en el siguiente link. Además, es interesante comentar algún ejemplo del efecto venturi como son las alas de un avión (efecto de sustentación) o los alerones de un coche de Formula 1(efecto suelo). Esto viene explicado en el siguiente enlace de manera gráfica.
Una pregunta, ¿alguien me podría decir en qué se diferencia este efecto con el Bernoulli? Es que creo que me acabo de perder un poco. Muchísimas gracias.
Efecto Venturi vs Principio de Bernuolli: comparación.
Respondiendo a la pregunta de Melca, la relación entre el efecto Venturi y el principio de Bernoulli es que para obtener una ecuación que recoja la caída de presión producida por el efecto Venturi, partimos del principio de Bernoulli del de continuidad de masa. Para observar el efecto Venturi, el conducto a ambos lados del estrechamiento ha de estar en la misma horizontal, es decir, el desnivel es cero.
Como comenta Eva, el efecto Venturi explica grosso modo el vuelo de los aviones o el “efecto suelo” de los coches de fórmula 1, para impedir, precisamente, que salga volando. Sin embargo, está presente también en la vida cotidiana. En los coches, la presión del aire que pasa a través del cuerpo del carburador, disminuye cuando pasa por un estrangulamiento, permitiendo que fluya la gasolina, se vaporice y se mezcle con la corriente de aire. También tenemos el efecto Venturi presente en cualquier objeto con pulverizador manual, ya que la acción sobre el gatillo genera un corriente de aire muy rápido que reduce la presión en la boquilla y provoca el ascenso del líquido por el tubo. Y es además la base del cálculo de velocidades, caudales y presiones (y pérdidas) en la red de cañerías de una ciudad. Y sin necesidad de aludir a objetos cotidianos artificiales, el efecto Venturi explica algunos casos de muerte súbita en deportistas, debido a una disminución de presión en determinadas zonas del corazón, que hacen regurgitar la sangre hacia zonas que no corresponden.
Sin más os dejo un montaje que hice sobre este efecto, con diversas experiencias sencillas.
Muchísimas gracias por la explicación Andrea.
Desde luego me has dejado las cosas muy claras.
Por cierto, me gusta mucho el montaje que has colgado, está muy completo y claro.
La filtración a vacío realizada típicamente en los laboratorios con embudo Büchner y matraz Kitasato también basa su funcionamiento en el efecto Venturi. Vemos en el siguiente vídeo cómo se realiza este proceso. Al abrir el grifo, la corriente de agua que fluye rápidamente por el tubo provoca un descenso de la presión, y el aire de los alrededores del embudo es succionado y fluye hacia esa región donde la presión es menor, arrastrando consigo el agua que contiene la muestra a filtrar.
Este vídeo-titorial explícanos de xeito sinxelo e ameno os principios físicos que rexen o efecto Venturi e as súas aplicacións na enxeñería.
El efecto Venturi está presente en múltiples ámbitos de nuestras vidas, desde la hidráulica hasta las aplicaciones en medicina. Pasando por la aeronáutica, las aplicaciones en neumática, motor, etc. A continuación proponemos otro experimento que pone de manifiesto este efecto.
En el siguiente vídeo podéis ver un experimento de tres alumnos de secundaria de física, que tiene como objetivo explicar el principio físico llamado Efecto Venturi, de forma entretenida. El contenido educativo explica paso por paso el proceso de elevar una pelota de ping pong con un secador doméstico.
Una de las aplicaciones de dicho efecto en el campo de la neumología, es el diseño de dispositivos de rehabilitación pulmonar para pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica o que hayan visto mermada su capacidad pulmonar por otras causas, como por ejemplo una neumonía. En este vídeo se describe el uso de uno de los más utilizados, el espirómetro de incentivo.
El efecto Venturi explica algunas enfermedades como puede ser la Regurgitación de valvula mitral, como se puede ver en el siguiente vídeo se produce un mal cierre de la válvula mitral provocando un estrechamiento por donde por el efecto Venturi pasará la sangre a gran velocidad del ventrículo hacia la aurícula es decir en sentido contrario a la circulación normal.
Os dejo un vídeo muy interesante donde se explica cómo gracias al efecto Venturi se puede transformar la presión en succión.
El efecto Venturi se utiliza en máscaras para la administración de concentraciones exactas de oxígeno, para controlar la FiO2; se denominan máscaras de Venturi o Ventimask. El oxígeno al 100% suministrado durante cierto periodo de tiempo es tóxico, por lo que se mezcla con aire externo cuya concentración de oxígeno es del 21%, de modo que en función de la cantidad de aire que se mezcle con el oxígeno al 100%, la concentración de oxígeno será mayor o menor, normalmente se suministra entre un 26%-50%. El oxígeno puro al pasar por el conducto con un calibre menor, se produce el efecto Venturi, se genera una presión negativa que permite la entrada del aire procedente del exterior a través de unos orificios circundantes, dependiendo del tamaño de los orificios, entra más o menos aire y por tanto menor o mayor concentración de oxígeno que finalmente el paciente recibirá.
También muy llamativo cuando soplamos en horizontal e incluso hacia abajo y no se cae la pelota como se puede ver el enlace.
El efecto Venturi es un fenómeno físico muy utilizado en el campo de la aeronáutica, el motor o la medicina. Este efecto se fundamenta en el principio de Bernoulli. En este enlace podéis ver un grupo de experimentos que se pueden realizar en el aula para demostrar este principio. Además, el efecto Venturi es el responsable de los vientos de altas velocidades característicos del estrecho de Gibraltar. Por lo tanto, es muy interesante que el alumnado experimente este efecto, ya que está presente en diferentes sectores de la vida cotidiana.
Hai dous principios nos que se apoia este experimento. O primeiro deles ten que ver coa forza que fai que a bola quede suspendida no aire sen caer. Isto ocorre debido a que a forza de gravidade encóntrase en equilibrio cunha forza que exerce a corrente de aire do aspirador. Por outra banda, debemos fixarnos en que a bola non cae cara os lados. Isto é debido ao efecto Venturi, o cal se enuncia como cando un fluído aumenta a súa velocidade dentro dun conduto, a súa presión diminúe. Como di este principio, o fluxo de aire con maior velocidade ten menor presión. Isto fai que a pelota que se está desviando cara unha zona onde o aire ten menor velocidade sexa reorientada cara o centro. A seguinte imaxe axuda a entender este principio.
En efecto, el Efecto Venturi tiene muchísimas aplicaciones en nuestra vida diaria. Recientemente unos familiares tenían problemas con su chimenea porque en días de viento la chimenea no tiraba bien, les entraba humo dentro. Se me ocurrió que se podría solucionar forzando de alguna manera a que el viento saliese paralelo a la salida de la chimenea, de modo que el Efecto Venturi provocase una aspiración y por tanto convertir al viento de enemigo a aliado. Con un poco de investigación descubrí que mi invento ya estaba inventado :), y son los típicos sombreretes que tienen muchas chimeneas. Aquí tenéis por ejemplo una página de un proveedor que menciona explícitamente el Efecto Venturi. Aquí podéis ver una explicación en YouTube de ese efecto simulando una chimenea con un tubo con líquido coloreado y el viento con un secador.
O efecto Venturi está detras de moitos accidentes de motoristas e ciclistas nas estradas. Cando este tipo de vehículos, caracterizados por ser lixeiros, van adiantar ou son adiantados por outros de grandes dimensións (camións, tráilers, furgonetas, caravanas ou autobuses), prodúcese un efecto de succión de tal maneira que o vehículo lixeiro é absorbido polo de gran envergadura, o que provoca a súa desestabilización e o risco de caída do seu conductor. Dito efecto de succión prodúcese ao longo dos laterais e na zona traseira do vehículo grande, xa que ao ter o fluxo de aire unha maior velocidade prodúcese unha diminución da presión de acordo ao efecto Venturi. Así, existe unha diferenza de presión entre os laterais do vehículo grande e o aire circundante que provoca o desprazamento do aire dende as zonas de maior ás de menor presión e, consecuentemente, ese efecto de succión comentado. Na zona traseira do vehículo voluminoso a presión é a máis baixa, sendo a diferenza de presión máxima, polo que é aí onde se localiza a maior intensidade do efecto de succión. Déixovos por aquí un artigo de prensa que trata o asunto.
El Efecto Venturi es muy curioso porque causa distorsiones en lo que la gente podría esperar, como se ve en las columnas de agua del propio tubo de Venturi (que no están a la misma altura pese a estar a la misma presión atmosférica).
Hay molinos en los que se aprovecha este fenómeno para realizar más actividades, como hacer de fuelle en una forja.
Dejo por aquí el enlace a una web donde hablan de Taramundi, un concello asturiano en el que usan este método para avivar el fuego.
Una demostración del efecto Venturi que todos habremos visto alguna vez ocurre cuando alguien va fumando en un coche con la ventanilla abierta.
El aire en el exterior lleva mayor velocidad que el aire de dentro del coche y, por lo tanto, tiene menos presión. Esto hace hace que el humo del cigarrillo tienda a irse hacia fuera en lugar de quedarse dentro del vehículo.
Giovanni Battista Venturi (1746 – 1822) fue el físico italiano que descubrió en 1797 el efecto Venturi del cual toma su epónimo. Se trataba de un artista plástico que durante su manipulación de los tubos descubrió, por azar, que la presión que ejerce un fluido es menor en aquellas zonas de la tubería donde la velocidad de tal fluido es mayor: tras perfeccionar el estudio del fenómeno, observó cómo llegaba a producirse, en determinadas condiciones, la aspiración del fluido. Su revolucionario hallazgo, permitió fabricar en el siglo XX artefactos tan cruciales como la aspiradora hogareña. En el siguiente enlace tenéis más detalles sobre su vida.
O efecto Venturi permítenos explicar a fisiopatoloxía da miocardiopatía hipertrófica obstrutiva (MHO), patoloxía caracterizada polo engrosamento (hipertrofia) do tabique que separa ambos ventrículos (septo interventricular). Ao aumentar de tamaño o tabique, o tracto de saída do sangue cara a arteria aorta redúcese, xerándose unha zona de baixa presión e alta velocidade que vai a succionar un dos velos da válvula mitral (válvula que separa o ventrículo esquerdo da aurícula esquerda) de xeito que a válvula non pode pecharse completamente e parte do sangue é regurxitado cara a aurícula (disfunción que se denomina insuficiencia mitral). Un dos tratamentos que se realizan nos pacientes con MHO consiste en seccionar parte do tabique ventricular (miomectomía septal). Na figura 9 deste link poderedes atopar un esquema gráfico da explicación anterior.
Me encanta este experimento!. En la construcción de casas pasivas se emplea efecto Venturi para ventilar el hogar sin emplear electricidad.
Unha aplicación do Efecto Venturi é a análise do caudal real e do caudal teórico por medio do Medidor Venturi. O Efecto Venturi establece que cando un fluido flúe a través dun venturímetro (dispositivo utilizado para medir a descarga a través dunha tubería), este se acelera na sección converxente e desacelera na sección diverxente, dando como resultado unha caída na presión estática seguida dunha recuperación da presión na dirección do fluxo. Ao medir a diferenza das presións aguas arriba da sección converxente e na sección diverxente, pódese estimar o caudal volumétrico. Este caudal que se estima coñécese como caudal observado ou teórico, xa que se obtén cos parámetros determinados por medio do ensaio, e se relaciona co caudal real por medio do coeficiente de descarga de venturi.
Parece magia pero es ciencia. Este tipo de experimentos con su explicación debería enseñarse a todo el mundo. Es cultura.
Experimento que pon de manifesto o Efecto Venturi. Como xa se dixo nalgún outro comentario anterior o Efecto Venturi explica porque os avións voan. Cando un fluido aumenta a súa velocidade, disminúe a súa presión. Pois ben, o deseño das ás dun avión permite crear unha diferenza de velocidade e presión entre a súa parte superior (maior velocidade, menor presión) e a súa parte inferior (menor velocidade, maior presión). Esta diferenza de presión é responsable da sustentación do avión.
En el túnel de viento para paracaidistas acontece lo mismo que en el experimento pero con un ser humano.
En este vídeo se ve un ejemplo claro, muy interesante e incluso antiintuitivo de lo que ocurre cuando un fluido, en este caso el aire, fluye a gran velocidad, lo que se denomina Efecto Venturi.
El efecto Venturi tiene infinidad de aplicaciones, como se indica en los comentarios anteriores. Debido a su importancia, existen multitud de recursos para ilustrar este intersante fenómeno. En este artículo se presenta un experimento barato y facil de realizar para visualizar este fenómeno.
Un experimento sencillo, económico y muy visual que se puede hacer en el aula es simplemente empleando un secador de pelo y pelotas de ping-pong. Orientando hacia arriba el chorro de aire del secador y colocando una pelota en el centro del chorro se observa que ésta no se sale. El efecto es tan intenso que la pelota se mantiene en el centro incluso inclinando el secador un ángulo considerable. ¿Por qué la pelota no cae hacia los lados? Esto se debe a una combinación del efecto Venturi y el principio de Bernoulli que viene a decir que «cuando un fluido aumenta su velocidad dentro de un conducto, su presión disminuye». El chorro de aire, al salir del secador y abrirse hacia los laterales, tiene mayor velocidad en el centro (por tanto menos presión). El principio de Bernoulli nos dice que si la pelota intenta salirse del chorro, las corrientes de aire de las zonas laterales (al tener menor velocidad y por tanto mayor presión) la empujan hacia el centro.
Otros posibles experimentos y cuestiones a plantear a los alumnos:
– ¿Qué ocurriría si se lanzan más pelotas de ping-pong? Al lanzar más bolas, éstas chocan con la anterior suspendida en el chorro de aire, que por el choque saldrá despedida. La última bola lanzada se quedará flotando en el centro del chorro.
– ¿Existe alguna manera de hacer que la pelota de ping-pong suba aún más en el chorro de aire sin tocarla y sin aumentar la velocidad del secador?. Es posible situando encima de la pelota el tubo de cartón de un rollo de papel higiénico de modo que el aire se canaliza en un área más pequeña, por lo que el aire se mueve más rápido. La presión en el tubo se vuelve aún más baja que la del aire que rodea a la bola.
– ¿Qué ocurriría su hacemos pasar el chorro de aire entre dos globos cercanos colgados de dos hilos o dos tiras de papel paralelas?. Contrariamente a lo que se podría piensa, los globos se acercarían más al pasar el aire entre ellos. La razón es que al aumentar la velocidad del aire entre ambos, la presión disminuye en esa zona y como la presión a los lados de los globos es mayor, éstos son empujados hacia dentro
Adxunto un experimento do Exploratorium moi sinxelo de facer, parecido a algún vídeo que compartiron nos comentarios, onde se mantén levantado un obxecto soprando cara abaixo, convertendo presión en succión.
Creo que xa se fixo referencia pero paréceme moi interesante volver a sinalar que o efecto Venturi do que se fala neste post é o «responsable» de que cando se crea unha corrente dun fluído (aire o máis común) entre dous obxectos estes se xunten (ou se movan un cara o outro), debido á diminución da presión nese tramo.
Antes de la llegada de los inyectores electrónicos de combustible, en los coches se conseguía la mezcla de gasolina con aire en un dispositivo llamado carburador. El funcionamiento del carburador se basaba en el efecto Venturi, al pasar aire por un conducto, la baja presión en el tubo Venturi aspira diminutas gotas de gasolina
procedentes de la tobera las cuales se vaporizan rápidamente y la mezcla de aire y gasolina pasa al motor a través de la válvula de mariposa. En el siguiente vídeo se explica más detalladamente el efecto Venturi en el carburador.
Encontré esta página web donde se muestra este efecto muy bien con videos y explicaciones simples. Creo que es un efecto poco explorado en secundaria por lo menos y que desconocía su nombre como tal hasta que comencé el grado.