Download Efecto venturi

M
E
C
Á
N
I
Venturi
Efecto venturi
Efecto
C
A
M
E
C
Á
N
I
C
La dinámica de fluidos -frecuentemente llamada hidrodinámica, aunque este nombre
se refiera sólo a líquidos- considera a éstos para su estudio como incompresibles,
(en el caso de los gases, si las velocidades de corriente no son muy grandes,
se pueden considerar como tales).
Suponiendo despreciable el influjo del rozamiento, el principio de conservación
de la energía se conoce como teorema de Bernouilli y establece que a lo largo
de una línea de corriente en régimen estacionario (las líneas de corriente no
se entrecruzan entre sí), debe verificarse la siguiente ecuación:
P + ρ v2 / 2 + ρ g h = cte.
Siendo ρ la densidad del fluido, P la presión ejercida, v la velocidad de la
corriente, h la altura del punto considerado y g la aceleración de la gravedad.
En dicha ecuación, el primer término es la presión ejercida sobre el líquido,
el segundo la presión debida a la velocidad y el tercero la presión debida a la
altura.
Si no existe pérdida de caudal la ecuación de continuidad establece que:
S1.v1 = S1.v2 (SIENDO "S" LA SECCIÓN DE TUBERÍA Y "V" LA VELOCIDAD DEL FLUIDO)
Por tanto, en una tubería si se estrecha, es decir disminuye su diámetro, aumenta
la velocidad del líquido.
Una segunda consecuencia del teorema de Bernouilli es que si en un tubo horizontal
aumentamos la velocidad disminuye la presión.
A
Efecto Venturi
IT
S
I
V
LA
E
D
ANTES
A
La hidrodinámica es el estudio de los fluidos en movimiento pero, ¿sabes qué es un fluido?_____________________
_______________________________________________________________________________________________
Bernouilli fue un científico suizo que planteó el principio de conservación de la energía para fluidos.
¿Conoces la expresión matemática de este principio?
__________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
Realiza esta experiencia: coge cuatro botellas de plástico de 2 litros de capacidad y haz varios agujeros en
ellas a distintas alturas; llénalas de agua y observa la salida del agua a través de los agujeros.
-
¿Podrías explicar los resultados?
__________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________
-
¿Sabes cuál es el teorema, enunciado por el famoso físico descubridor de la presión
atmosférica, en que se basa este fenómeno?
_______________________________________________________________________________________________
1
M
IT
S
I
V
LA
E
T
N
A
DUR
E
C
Á
N
I
A
¿Qué crees que ocurrirá cuando lanzas el chorro de aire entre las dos bolas del módulo?
__________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Pulsa el botón y observa el resultado. ¿Coincide con tu predicción?
__________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
Interrumpe el chorro de aire con tu mano ¿Qué ocurre?___________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Retira una de las bolas hacia un lado y pulsa de nuevo el botón. ¿Qué ocurre ahora que sólo hay una bola?
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
2
C
A
Efecto Venturi
TA
I
S
I
V
A
L
E
D
S
DESPUÉ
¿Has notado alguna vez lo que ocurre cuando un vehículo adelanta a otro a gran velocidad y con poca distancia
lateral? ¿Sabes por qué?
_________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
Según este fenómeno, ¿crees que el código de circulación debe hacer alguna recomendación sobre los adelantamientos en zonas muy estrechas? ¿Cómo la redactarías?
_________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Cuando se adelante a motos y bicicletas, sobre todo por vehículos como el autobús o similar, ¿la norma anterior debe ser la misma?
_________________________________________________________________________________________________
Por este mismo motivo ¿qué te podría ocurrir si estas esperando el tren muy cerca de la vía? ¿Y si estás en el
borde de la acera y pasa un autobús a gran velocidad?
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
El fundamento físico del fenómeno que observaste en el módulo del museo, es el efecto Venturi que a su vez
es una consecuencia del teorema de Bernouilli. ¿Sabes en qué consiste?
________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Si una tubería como la que se representa en la figura se estrecha en un determinado tramo, ¿dónde crees
que será mayor la velocidad del fluido, en la zona ancha o en la estrecha? ¿Y la presión? ¿Por qué?
____________________________________________
_____________________________________________
1
2
______________________________________________
_____________________________________________
____________________________________________
3
M
E
C
Á
N
I
¿Sabías que el funcionamiento de un pulverizador, del mechero Bunsen o de la trompa de agua que se utiliza
para hacer el vacío en un recipiente, están basados en el efecto Venturi?
Observa las figuras e intenta explicar su funcionamiento
______________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
El contador de Venturi es un dispositivo que se utiliza para medir el caudal de una tubería. No es más que un
manómetro diferencial que indica la diferencia de presión entre la parte ancha y estrecha del tubo. Si recuerdas
la ecuación de continuidad (el caudal que atraviesa las secciones 1 y 2 es el mismo) y la ecuación Bernouilli,
¿qué expresión te dará el caudal medio medido con este aparato?
1
2
______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
El empuje aerodinámico, es decir, la fuerza hacia arriba que permite elevar un avión, es también una consecuencia
de la ecuación de Bernouilli. El perfil del ala de un avión está diseñada de modo que si la parte delantera del ala
está más alta que la posterior, la velocidad del aire por encima del ala será mayor que por debajo de ella. Se produce pues una fuerza resultante hacia arriba. ¿Sabrías decir de qué factores depende esta fuerza?
______________________________________________________________________________________________
4
C
A
Efecto Venturi
CUR
S
E
D
A
D
IOSI
Como aplicación de este módulo podemos comentar uno de los avances tecnológicos
más espectaculares y difíciles de comprender para mucha gente: el vuelo de los
aviones.
Que varios miles de toneladas puedan "flotar" en el aire siendo los materiales
que los constituyen mucho más densos que él, puede parecer un misterio.
Veamos de una forma sencilla la explicación de este aparente misterio:
Supongamos un avión cuyas alas tengan una superficie total de 500 m 2.
El peso de este avión puede estar alrededor de 300 t.
Para conseguir mantenerlo en el aire es preciso una fuerza ascensional, al menos,
igual al peso, además habrá que agregar a ésta una mayor para tener un margen
suficientemente grande de seguridad.
Esta fuerza ascensional se consigue gracias al perfil de las alas que hacen que
la velocidad del aire por encima de ellas, sea mayor que la velocidad por la
parte inferior.
Para la superficie de las alas antes citadas la fuerza total del aire en cada
cara será equivalente a unas 5000 t de peso (aproximadamente 1 Kp por cm 2).
Cuando el avión despega a una velocidad de unos 300 Km /h con sólo suponer un 10%
de diferencia de presión entre las caras superior e inferior de las alas, por
efecto Venturi, ya obtendríamos la fuerza necesaria superior al peso del avión.
5
Avda. DE LUIS BUÑUEL
29011 - MÁLAGA
Tlno/Fax: 952 07 04 81