Dinámica de fluidos. Desarrollo Determinación de las condiciones ambientales

...

- Explique 5 aplicaciones prácticas del tubo Venturi.

Acuarofilia: el efecto Venturi se utiliza para la inyección de aire y/o CO2 en las tomas de bombas de agua o filtros.

Motor: los motores requieren el ingreso de la mezcla correcta de aire y combustible para poder funcionar, para ello debe existir un mecanismo dosificador. A ese dosificador se le denomina carburador, y se basa en el principio de Venturi; al variar el diámetro interior de una tubería, se aumenta la velocidad del paso de aire.

Odontología: en los equipos dentales antiguos existía un sistema de aspiración de saliva que utilizaba tubos finos de Venturi.

Hidráulica: el aumento la velocidad de un fluido al estrecharse el área del recipiente en el que viaja, se utiliza frecuentemente para la fabricación de máquinas que proporcionan aditivos en una conducción hidráulica. Un ejemplo son los mezcladores del tipo Z para añadir espumógeno en una conducción de agua para la extinción.

Petróleo: el efecto Venturi se usa para extraer artificialmente fluidos de pozos petroleros; este tipo de bombas Jet funcionan mediante la inyección de un fluido a alta presión pasando por un área reducida, donde se produce un cambio de energía potencial a cinética, originado a la salida de una boquilla, lo que provoca una succión del fluido de formación. Estos fluidos entran en otra zona que ocasiona el efecto inverso llamada garganta, luego la mezcla de fluidos sufre un cambio de energía cinética a potencial a la entrada de un área de expansión llamada difusor, donde la energía potencial es la responsable de llevar el fluido hasta la superficie.

- Demuestre la Fórmula 5 y 6.

(1) Ecuación de Bernoulli[pic 11]

(2) Principio de continuidad[pic 12]

Para la Fórmula 5.

[pic 13]

Despejando de (2) y sustituyendo en (1):[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

Despejando :[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

Para la Fórmula 6.

[pic 22]

Despejando de (2) y sustituyendo en (1):[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

Despejando :[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

- ¿Por qué se considera casi-unidimensional al flujo dentro del tubo Venturi?

En realidad, el flujo en tubos a presión se considera casi-unidimensional, debido a que las velocidades de las partículas tienen la misma dirección (eje de la tubería). No importa que éste presente diferentes cambios de alineación a lo largo de su recorrido, sino que basta que en cada sección transversal las velocidades sean paralelas para su enfoque como flujo unidimensional.

- Se tiene un tubo Venturi en un flujo de aire con condiciones de atmósfera estándar a 5000 ft de altitud. El tubo tiene una relación de secciones garganta/entrada igual a 0.8. Si la diferencia de presiones entre estas dos secciones es igual a 7lb/ft2, calcule la velocidad del flujo a la entrada del tubo.

[pic 31]

- Se tiene un tubo Venturi con un pequeño orificio en la garganta, este orificio se conecta por medio de una manguera a un manómetro. Determine la lectura en el manómetro cuando el tubo Venturi se coloca en un flujo de aire de 90 m/s, el tubo Venturi tiene una relación de secciones garganta/entrada igual a 0.85. (considere atmósfera estándar al nivel del mar).