El término «efecto Venturi» no es necesariamente muy conocido. Sin embargo, aparece en nuestra vida cotidiana con bastante frecuencia. Varias de nuestras máquinas, como la aspiradora, los ventiladores o el difusor de un automóvil, se basan en este mismo fenómeno. En primer lugar, echemos un vistazo a los antecedentes matemáticos y luego veremos cómo podemos utilizarlo
Dinámica de fluidos básica ¿Cómo funciona el efecto Venturi?
Cuando un fluido (gas o líquido) en el régimen subsónico es forzado a través de una tubería que tiene una sección transversal más pequeña, la presión estática disminuye. La forma ideal, no viscosa e incompresible de la ecuación de Bernoulli describe la relación entre la velocidad y la presión:
donde p es la presión, 
La ecuación anterior muestra que, en caso de caída de presión, la velocidad aumenta y viceversa. Este comportamiento se observa en el caso de flujos viscosos y débilmente compresibles. Sin embargo, el cambio de densidad y la presencia de fricción afectan al fenómeno. Si estamos familiarizados con el principio de continuidad de la masa (la velocidad debe aumentar) y la conservación de la energía mecánica (la presión debe disminuir), el fenómeno es sencillo.
¿Pero por qué investigamos sólo el flujo subsónico? La pregunta nos lleva a la consideración de la barrera de la velocidad del sonido, donde la presencia de la onda de choque impide cualquier aumento del caudal volumétrico a través del aumento de la presión aguas arriba. Montando una tobera divergente aguas abajo en el sistema, podemos crear la tobera de Laval, que es la «versión» supersónica del efecto Venturi.
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Casos cotidianos de efecto Venturi y cómo beneficiarse de ellos
Manguera de jardín
Un ejemplo que casi todo el mundo ha experimentado es cuando se coloca el pulgar en el extremo de una manguera de jardín. La velocidad del agua aumenta cuando se coloca el pulgar sobre el agua, introduciendo una disminución en la sección transversal de la manguera. La presión aumenta sobre la superficie más pequeña, mientras que el flujo estrecho crea entonces un vacío en el agua. El aumento de la energía cinética del fluido se traduce en una disminución de la presión.
El viento en zonas urbanas
Otro efecto, pero menos cómodo, es cuando el viento entra en una sección estrecha en un entorno construido. El flujo de aire en este espacio experimenta una caída de presión y, por otro lado, como ya sabemos, la velocidad del mismo aumenta. Esto explica las regiones de las ciudades que son significativamente más ventosas para los ocupantes que otras. Un experimento de viento realizado en una zona urbana suele revelar el efecto Venturi, así como muchas otras revelaciones útiles. Puedes encontrar más información sobre experimentos de viento aquí.
Inyectores de combustible y bombas de chorro
Aunque las bombas de chorro o inyectores de combustible se basan en el llamado mecanismo eyector, también se benefician del efecto Venturi. Cuando el fluido con mayor velocidad entra en la sección transversal más pequeña, crea un vacío y da impulso al otro fluido.
Medidor Venturi o tubo Venturi
Mediendo el cambio de presión, se puede determinar el caudal utilizando un tubo Venturi. Este dispositivo se utiliza en varias aplicaciones industriales porque es la forma más sencilla y precisa de medir el caudal volumétrico. Se instalan manómetros o transductores en las dos secciones diferentes («flujo libre» y pequeño») para medir la diferencia de presión, como se muestra en la imagen anterior. Dado que conocemos la geometría del medidor Venturi (A1, A2), y el propio fluido (viscosidad y densidad), el caudal se puede calcular fácilmente a través de:
donde Q es el caudal volumétrico, A es la sección transversal, y los otros símbolos ya fueron discutidos anteriormente. Como la geometría no cambia, podemos concluir lo siguiente:
- cuanto mayor sea la diferencia de presión (menor sea p2), mayor será el caudal
- se puede aumentar el caudal disminuyendo la densidad del fluido
Placa de orificio
Una aplicación similar al tubo de Venturi es la placa de orificio, que utiliza la misma relación entre presión y velocidad para la medición del caudal.
La diferencia es que el dispositivo consiste en una placa delgada con un agujero en ella, aumentando la presión aguas arriba y acelerando el flujo en el agujero y aguas abajo. Para calcular el caudal másico hay que calibrar la placa de orificio para disponer del coeficiente de descarga. Puede encontrar más información sobre la calibración, el factor de expansibilidad y las normas ISO en este artículo de Wikipedia.
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