O termo “Efeito Venturi” não é necessariamente bem conhecido. No entanto, ele aparece com bastante frequência na nossa vida quotidiana. Várias das nossas máquinas como o aspirador, ventiladores ou o difusor de um automóvel, baseiam-se precisamente neste fenómeno. Primeiro, vejamos os antecedentes matemáticos, depois veremos como podemos utilizá-lo!
Basic Fluid Dynamics How Does the Venturi Effect Work?
Quando um fluido (gás ou líquido) no regime subsónico é forçado através de um tubo que tem uma secção transversal menor, a pressão estática diminui. A forma ideal, invisível e incompressível da equação de Bernoulli descreve a relação entre velocidade e pressão:
onde p é a pressão, 
A equação acima mostra que, em caso de queda de pressão, a velocidade aumenta e vice-versa. Este comportamento é observado em caso de fluxos viscosos e fracamente compressíveis. No entanto, a alteração da densidade e a presença de fricção afectam os fenómenos. Se estivermos familiarizados com o princípio da continuidade da massa (a velocidade deve aumentar) e a conservação da energia mecânica (a pressão deve diminuir), o fenómeno é simples.
Mas porque é que estamos a investigar apenas o fluxo subsónico? A questão leva-nos a considerar a barreira da velocidade do som, onde a presença da onda de choque impede qualquer aumento adicional do caudal volumétrico através do aumento da pressão a montante. Ao montar um bico divergente a jusante no sistema, podemos criar o bico de Laval, que é a “versão” supersónica do efeito Venturi.
p>Download our ‘Tips for Architecture, Engineering & Construction (AEC)’ white paper para aprender como optimizar os seus designs!
Casos diários de efeito Venturi e como beneficiar deles
Mangueira de jardim
Um exemplo que quase todos já experimentaram é quando o polegar é colocado no fim de uma mangueira de jardim. A velocidade da água aumenta quando se coloca o polegar sobre a água, introduzindo uma diminuição na secção transversal da mangueira. A pressão aumenta sobre a menor superfície, enquanto que o fluxo estreito cria então um vácuo na água. O aumento da energia cinética do fluido resulta numa diminuição da pressão.
Vento em Áreas Urbanas
Outro efeito, mas menos confortável, é quando o vento entra numa secção estreita num ambiente construído. O fluxo de ar neste espaço sofre uma queda de pressão e, por outro lado, como já sabemos, a velocidade do mesmo aumenta. Isto explica regiões em cidades que são significativamente mais ventosas para os ocupantes do que outras. Uma experiência de vento realizada numa zona urbana revelará frequentemente o Efeito Venturi, bem como muitas outras revelações úteis. Pode encontrar mais informações sobre experiências de vento aqui.
Injectores de combustível e Bombas de Jacto
Embora as bombas de jacto ou injectores de combustível se baseiem no chamado mecanismo ejector, também beneficiam do efeito Venturi. À medida que o fluido com maior velocidade entra na secção transversal mais pequena, cria um vácuo e dá impulso ao outro fluido.
Medidor de Venturi ou Tubo Venturi
Ao medir a variação de pressão, o caudal pode ser determinado utilizando um tubo Venturi. O dispositivo é utilizado em várias aplicações industriais porque é a forma mais simples e mais precisa de medição do caudal volumétrico. Manómetros ou transdutores são instalados nas duas secções diferentes (“fluxo livre” e pequeno”) para medir a diferença de pressão, como se mostra na figura acima. Como conhecemos a geometria do medidor Venturi (A1, A2), e o próprio fluido (viscosidade e densidade), o caudal pode ser facilmente calculado através de:
em que Q é o caudal volumétrico, A é a secção transversal, e os outros símbolos já foram discutidos anteriormente. Como a geometria não se altera, podemos concluir o seguinte:
- quanto maior for a diferença de pressão (o p2 mais baixo), maior será o caudal
- o caudal pode ser aumentado diminuindo a densidade do fluido
Placa de Fantástico
Uma aplicação semelhante ao tubo Venturi é a placa de orifício, que utiliza a mesma relação entre pressão e velocidade para a medição do caudal.
A diferença é que o dispositivo consiste numa placa fina com um orifício no mesmo, aumentando a pressão a montante e acelerando o fluxo no orifício e a jusante. A fim de calcular o caudal de massa, a placa de orifício tem de ser calibrada para que o coeficiente de descarga esteja disponível. Mais informações sobre calibração, o factor de expansibilidade e os regulamentos ISO podem ser encontradas neste artigo da Wikipedia.
Explorar os benefícios do CFD para o desenho de turbinas eólicas e pás de rotor neste whitepaper. Clique no botão abaixo para descarregar.
