Tubo Venturi.
El efecto Venturi consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una zona de sección menor.
Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Efectivamente, conociendo la velocidad antes del estrechamiento y midiendo la diferencia de presiones, se halla fácilmente la velocidad en el tramo de medición, en la figura F20 se muestra el tubo Venturi.
Figura F20. Tubo Venturi
La aplicación clásica de medida de velocidad de un fluido consiste en un tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estrecho en el que el fluido se desplaza consecuentemente a mayor velocidad. La presión en el tubo Venturi puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectando la región ancha y la canalización estrecha. La diferencia de alturas del líquido en el tubo en U permite medir la presión en ambos puntos y consecuentemente la velocidad.
Una segunda implementación consiste en la transmisión de la presión que precede al cono de entrada a través de múltiples aberturas a una abertura anular llamada anillo piezométrico. De modo análogo, la presión en la garganta se transmite a otro anillo piezométrico. Una sola línea de presión sale de cada anillo y se conecta con un manómetro o registrador.
La diferencia entre las presiones de entrada y de la garganta se emplea para realizar la determinación del caudal por medio de la expresión del efecto Bernoulli.
En la figura F21 se muestran las partes del tubo Venturi.
Figura F21. Partes del tubo Venturi
La construcción de los tubos Venturi está normalizada y se presentan varios tipos, con diferentes materiales y formas. La forma típica, que toma la norma ISO-5167 es la mostrada en la figura 20. La norma ISO-5167 toma en cuenta tres tipos de construcción.
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Tubos de fundición en arena. Para diámetros de 100 a 800 mm, y β de 0,3 a 0,75.
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Tubos de fundición con la tobera convergente maquinada. Para diámetros de 50 a 250 mm y β de 0,4 a 0,75.
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Tubos de chapa soldada. Para diámetros de 200 a 1200 mm y β de 0,4 a 0,7.
Factor de expansión
Se puede calcular con la ecuación F32:
(F32)
(F33)
Esta ecuación es aplicable siempre y cuando P2/P1 > 0,75.
Coeficiente de descarga C
Se obtiene en las toberas mediante la ecuación F33:
La rangoabilidad de este dispositivo es de 3:1.
Ventajas:
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Alta exactitud, del orden de ± 0,75%.
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El mantenimiento que requiere es mínimo.
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La caída de presión es pequeña, permitiendo la medición de flujos 60% mayores que los de la placa de orificio con la misma restricción.
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Se puede usar en la medición de grandes flujos.
Desventajas:
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Alto costo: El costo de fabricación de un tubo de Venturi es alrededor de 20 veces de una placa de orificio que se use para medir el mismo flujo.
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Dificultad en la instalación.
Sus aplicaciones como medidor de caudal y de aceleración de fluidos son similares a las de la tobera.
Aplicaciones:
Se recomienda el uso de tubo Venturi cuando el fluido contiene grandes cantidades de sólidos en suspensión o corrientes de flujo sucias, gracias a su entrada lisa.