Venturimetro.

Venturimetro

El tubo convergente es un eficiente dispositivo para la conversión de la altura de presión en altura de velocidad,  mientras que el tubo divergente convierte la altura de velocidad en altura de presión. Se puede combinar las dos para producir un  tubo venturi denominado asi  en honor de Giovanni B Venturi (1746- 1822) , un físico italiano que investigo los principios fundamentales del mismo alrededor de 1791. Un ingeniero mecánico, Clemens Herschel lo utilizo para realizar medidas de agua en 1886. [pic 1]

Como se muestra en la figura consiste en un tubo que converge hacia una garganta que genera un aumento de velocidad acompañado de una reducción de presión, seguido por el otro tramo de tubo divergente en el que la velocidad se transforma de nuevo en presión con una ligera pérdida de carga por friccion.Como existe una relación conocida entre la  diferencia de presiones y el caudal el tubo se puede utilizar como un caudalimetro denominado Venturi . El tubo Venturi se utiliza para medir el caudal de fluidos tanto comprensibles como incomprensibles.

 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 conservación de la energía mecánica, si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente.

La ecuación de Bernoulli se representa :

 ++ =  ++[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

Esta ecuación de Bernoulli se aplica entre el punto 1 (entrada) y punto 2(garganta).

Despejando V1=(V2 de la ecuación de continuidad y sustituyendo en la expresión anterior se obtiene una expresión para la velocidad ideal en la garganta:[pic 8]

V2= * [pic 9][pic 10]

Como existe una cierta perdida por fricción entre las secciones 1 y 2, el valor de la velocidad real V2 es ligeramente menor que el valor ideal dado por esta expresión. Por tanto, se introduce  un coeficiente de descarga C de manera que el caudal viene dado por CQi o por:

    Q =  A2V 2 =  CA2V2i =   = [pic 11][pic 12]

Con el tubo Venturi  se puede medir el flujo en tuberías de una manera precisa. Utilizando un registrador apropiado se puede integrar al caudal para obtener el flujo total que ha pasado por el aparato. Aparte del coste de la instalación, la única desventaja que tiene el Venturi es la de introducir una resistencia de fricción permante en la tubería. . En la práctica toda esta pérdida se produce en la garganta y en la salida , suele tener un valor de 0.1h y 0.2 donde h es la diferencia de altura estática entre la sección de aguas arriba y la garganta.

Los valores de     pueden variar entre  y   siendo el valor mas común  .Una relación pequeña aumenta la precisión  de la lectura manométrica, pero va acompañada de una mayor perdida de fricción y puede producir una presión baja no deseada en la garganta, suficiente en algunos casos para que se liberen gases disueltos o incluso para que se evapore el liquido en ese punto.[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Este fenómeno es conocido como cavitación que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli.

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