O que é o efeito Venturi? - Aplicações e usos

POR Pedro Coelho

Publicado: terça-feira, 7 de março de 2023

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O efeito Venturi é um fenômeno de fluidodinâmica onde a pressão de um fluido é reduzida quando passa por um estreitamento. Quando isso ocorre, há um aumento na velocidade do fluido, e a energia cinética do fluxo aumenta enquanto a pressão diminui. O efeito Venturi foi descoberto pelo cientista italiano Giovanni Battista Venturi em 1797. O efeito Venturi é utilizado em várias aplicações, como a medição de velocidade de fluidos, a produção de sucção e a geração de vácuo.

Retrato de Giovanni Battista Venturi

O termo “efeito Venturi” não é algo muito conhecido pela grande maioria, mas veremos aqui nessa postagem que ele está bastante presente nas nossas vidas. Além disso, várias máquinas, como o aspirador de pó, os ventiladores ou o difusor de um automóvel, baseiam-se neste mesmo fenômeno. Primeiramente, vamos dar uma olhada na parte matemática desse fenômeno, e depois veremos alguns de seus usos.

Como funciona o efeito Venturi?

O efeito Venturi atua quando um fluido (gás ou líquido) em regime subsônico (menor que a velocidade do som) é forçado através de um tubo de seção transversal menor, a pressão estática diminui. A forma ideal, invíscida e incompressível da equação de Bernoulli descreve bem essa relação entre velocidade e pressão:

Sendo:

• P = pressão
• ρ= densidade do fluido
• v = velocidade

Essa equação acima mostra que, no caso de uma queda de pressão, a velocidade aumenta e vice-versa. Este comportamento pode ser observado no caso de escoamentos fluidos viscosos e pouco compressíveis.

No entanto, essa mudança na densidade e a presença de atrito afetam nesses fenômenos. Além disso, nós 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 fenômeno é direto.

Mas por que estamos investigando apenas o fluxo subsônico? Essa questão é bem simples pois é ela que nos leva à consideração da barreira de velocidade do som, onde a presença da onda de choque impede qualquer aumento adicional na vazão volumétrica por meio do aumento da pressão a montante.

Ao montar um bocal divergente a jusante do sistema, podemos criar o bocal de Laval, que é a “versão” supersônica do efeito Venturi.

Aplicações e usos do efeito Venturi

O efeito Venturi é amplamente utilizado na tecnologia moderna para criar uma diferença de pressão, que pode ser usada para alimentar um sistema de vácuo, gerar perdas de carga, medir o fluxo de fluidos e outros fins industriais.

O efeito Venturi é usado em uma grande variedade de aplicações, que vão desde a medicina e a indústria até a aeronáutica. Além disso, ele também pode ser usado em coisas bem simples como uma mangueira de jardim.

Mangueira de jardim

Um exemplo bem simples do efeito Venturi que quase todo mundo já deve ter experimentado é quando o polegar é colocado na ponta de uma mangueira de jardim. A velocidade da água aumenta quando você coloca o polegar sobre a água, introduzindo uma diminuição na seção transversal da mangueira.

Nesse caso, a pressão aumenta sobre a área de superfície menor, enquanto o fluxo estreito cria um vácuo na água. O aumento da energia cinética do fluido resulta em uma diminuição da pressão.

Vento em Áreas Urbanas

Outro efeito, mas menos confortável, é quando o vento entra em uma seção estreita em um ambiente construído. O fluxo de ar neste espaço sofre uma queda de pressão e, por outro lado, como já sabemos, sua velocidade aumenta.

Isso explica as regiões nas cidades que são significativamente mais ventosas para os ocupantes do que outras. Um experimento de vento realizado em uma área urbana geralmente revela o Efeito Venturi, bem como muitas outras revelações úteis.

Aeronáutica e as aeronaves

O efeito Venturi é amplamente utilizado na aeronáutica para aumentar a velocidade de um avião. Ele é geralmente usado para acelerar o fluxo de ar sobre as asas de um avião para gerar um aumento na sustentação, permitindo que o avião suba mais rapidamente. Além disso, ele também atua para gerar pressão na tomada de ar de um motor a jato para melhorar a eficiência de combustível.

Em resumo, o efeito Venturi é usado em aeronaves para medir a velocidade do ar e o nível de pressão atmosférica. Isso é importante para o controle de voo e o ajuste de altitude.

Saúde

O efeito Venturi é um princípio físico que tem sido amplamente aplicado ao campo da saúde. O princípio do efeito Venturi fornece uma forma eficaz e segura de fornecer fluxo de ar ao paciente de uma forma controlada.

O princípio do efeito Venturi envolve a passagem de um gás através de uma abertura estreita, o que cria um aumento na velocidade e na pressão do fluxo de gás. Isso, por sua vez, cria um efeito de sucção que é usado para fornecer um fluxo de ar ao paciente.

O efeito Venturi é amplamente utilizado em várias áreas da medicina, incluindo ventilação mecânica de pacientes. Esta técnica é utilizada para fornecer suporte respiratório a pacientes que têm dificuldade em respirar por conta própria. É também usado para ajudar a regular o fluxo de ar de uma forma mais eficaz do que os dispositivos de fluxo de ar mais antigos. 

Ele também é usado em equipamentos médicos, como nebulizadores, para criar um fluxo de ar a alta velocidade que é capaz de produzir pequenas partículas que podem ser inaladas, e isso é usado para tratar doenças respiratórias.

Além disso, o efeito Venturi também pode ser usado para ajudar a controlar o tamanho da partícula em sistemas de filtragem, fazendo assim com que ocorra prevenção da disseminação de doenças infecciosas e outras partículas nocivas para o ambiente.

Indústria da Água

O efeito Venturi pode ser usado para várias aplicações na indústria da água, como, por exemplo, para bombear água do subsolo para superfícies. Ele também é usado para aumentar a pressão da água para sistemas de abastecimento de água e para bombear água a partir de fontes de água de baixa pressão.

Além disso, o efeito Venturi pode ser usado para medir a velocidade de fluxo de água, bem como para medir a quantidade de água fluindo. Isso pode ajudar a controlar o fornecimento de água para aplicações industriais, como o processamento de alimentos ou para controlar o nível de água em tanques de armazenamento.

Finalmente, o efeito Venturi é extremamente útil para a indústria de água, pois permite o aumento da pressão e do fluxo de água, o que ajuda a tornar os processos industriais mais eficientes. Além disso, ele também pode ser usado para medir a quantidade e a velocidade de fluxo de água, o que ajuda a garantir que os processos industriais estejam funcionando de forma adequada e segura.

Indústria de Gás

O efeito Venturi é amplamente usado na indústria de gás, especialmente para medir o fluxo de gás em tubulações industriais. Os medidores de fluxo Venturi são usados para medir o fluxo de gás natural, metano e outros gases na indústria de gás.

O medidor de fluxo Venturi tem uma entrada, uma saída e um tubo estreito entre eles. O gás entra na entrada e flui através do tubo estreito, onde o efeito Venturi aumenta a velocidade do gás.

A pressão ambiente é medida na entrada e na saída do tubo. A diferença entre as pressões é usada para calcular o fluxo de gás. Os medidores de fluxo Venturi também são usados em sistemas de ar condicionado para medir o fluxo de ar.

Indústria Automotiva

O efeito Venturi é usado em carburadores para aumentar a velocidade da mistura de ar e combustível, permitindo que a mistura seja atomizada e queima mais rapidamente.

O efeito Venturi é um princípio de física que descreve a mudança na pressão de um fluido que flui através de um estreitamento. Este efeito é usado na indústria automotiva para acelerar o fluxo de combustível para o motor, otimizar o fluxo de ar para o motor e criar um misturador de combustível-ar mais eficiente.

O efeito Venturi funciona quando o combustível flui através de um estreitamento no sistema de combustível. Quando o combustível flui através do estreitamento, a pressão do combustível cai. Esta queda de pressão cria uma região de baixa pressão dentro do sistema de combustível.

Esta região de baixa pressão cria um vácuo, que é usado para aspirar o combustível do tanque de combustível. Isto aumenta a velocidade do fluxo de combustível, aumentando assim a pressão no sistema de combustível.

Esta pressão extra força o combustível para dentro do motor, permitindo que o motor queime combustível de forma mais eficiente. Além da aspiração de combustível, o efeito Venturi também é usado para otimizar o fluxo de ar para o motor. A pressão reduzida cria um vácuo, que é usado para aspirar o ar para o motor. Esta aspiração de ar aumenta o fluxo de ar para o motor, permitindo que o motor queime combustível de forma mais eficiente.

Além disso, o efeito Venturi também é usado para criar um misturador de combustível-ar mais eficiente. Quando a corrente de combustível e de ar se cruzam, a pressão reduzida cria um vórtice que mistura o combustível e o ar com mais eficiência. Isto permite que o motor queime combustível de forma mais eficiente.

Em resumo, o efeito Venturi é usado na indústria automotiva para acelerar o fluxo de combustível para o motor, otimizar o fluxo de ar para o motor e criar um misturador de combustível-ar mais eficiente. Estas aplicações permitem que o motor queime combustível de forma mais eficiente, reduzindo assim o consumo de combustível e aumentando a eficiência do motor.

Aeradores de aquário

O efeito Venturi é uma descoberta que é usada em muitos dispositivos, como os aeradores de aquário, onde é usado para criar um fluxo de água com muito oxigênio.

O efeito Venturi usa a pressão da água para levar a água a fluir através de um tubo estreito, onde a velocidade aumenta. Isso cria uma depressão na área do tubo, o que ajuda a criar um fluxo de ar, o que é importante para a saúde dos peixes.

Além disso, o efeito Venturi ajuda a manter a água limpa, pois a água passa por um filtro antes de entrar no tubo, para remover qualquer impureza. Isso ajuda a manter o aquário limpo e livre de bactérias e algas indesejadas. Portanto, o efeito Venturi é uma ferramenta útil para os proprietários de aquário, pois ajuda a manter a água limpa e saudável para os peixes, proporcionando-lhes um habitat seguro e saudável.

Como funciona o Medidor Venturi (ou Tubo Venturi)

Ao medirmos a mudança na pressão, a taxa de fluxo pode ser determinada através de um tubo Venturi. Esse dispositivo é utilizado em diversas aplicações industriais por ser a forma mais simples e precisa de medição de vazão volumétrica. Manômetros (ou transdutores) são instalados nas duas seções distintas (“fluxo livre” e pequeno”) para medir a diferença de pressão, conforme mostrado na figura abaixo.

A pressão estática no primeiro tubo de medição (1) é maior que no segundo (2), e a velocidade do fluido em “1” é menor que em “2”, porque a área da seção transversal em “1” é maior que em “2”. (Fonte: Wikimedia Commons)

Como conhecemos a geometria do medidor Venturi ( A1 , A2 ) e a viscosidade e densidade do próprio fluido, logo a vazão pode ser facilmente calculada por meio de:

Sendo Q a vazão volumétrica, A a seção transversal e os outros símbolos já foram discutidos anteriormente. Como a geometria não muda, podemos concluir que quanto maior a diferença de pressão (quanto menor p2 ) maior será taxa de fluxo, e que a taxa de fluxo pode ser aumentada diminuindo a densidade do fluido.

Referências

• https://www.inox-fer.com/en/venturi-effect/ (acessado em 28/02/2023 as 18:41)
• https://www.24emilia.com/reggio-leredita-di-giovanni-battista-venturi-a-duecento-anni-dalla-morte/ (acessado em 28/02/2023 as 18:45)
• https://www.simscale.com/blog/what-is-venturi-effect/ (acessado em 28/02/2023 as 18:49)
• https://www.esmagazine.com/articles/101988-high-viscosity-venturi-flow-meters-mcmenon-engineering-services?v=preview (acessado em 28/02/2023 as 19:21)
• Notas de Mecânica dos Fluidos, Pedro Coelho, Santos, São Paulo, 2011.
• Mecânica dos Fluidos, Victor L. Streeter, Editora McGraw-Hill do Brasil, Recife, Pernambuco, 1978.

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou estudante de engenharia civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)