Tubo de Venturi
Idealizado por Giovanni Battista Venturi, o chamado tubo de Venturi é um equipamento que indica a variação da pressão de um fluido em escoamento em regiões com áreas transversais diferentes. Onde a área é menor, haverá maior velocidade, assim a pressão será menor. A recíproca é verdadeira.
A imagem acima mostra um fluido em escoamento por um tubo que apresenta áreas de secção transversal diferentes, a região central possui área menor. A passagem do líquido gera uma determinada pressão sobre as paredes do tubo. Observe que há três manômetros que fazem a determinação da pressão do líquido, na parte central, onde a área de secção transversal é menor, a pressão indicada é menor.
Explicação para a variação de pressão no tubo de Venturi
A explicação do porquê ocorre diferença de pressão inicia-se pela equação de Bernoulli, que pode ser escrita da seguinte forma:
p1 + ½ ρ.v12 = constante
Os termos dessa equação são:
p = Pressão exercida pelo fluido (pa);
ρ = densidade do fluido (kg/m3);
v = Velocidade de escoamento (m/s).
Aplicando essa equação para duas regiões distintas de um tubo, por onde escoa um fluido, teremos:
p1 + ½ ρ.v12 = p2 + ½ ρ.v22
A chamada equação da continuidade nos mostra que quanto menor for a área de escoamento de um fluido maior será a sua velocidade, isso irá garantir uma taxa de vazão constante do fluido, ou seja, o mesmo volume de fluido por segundo fluindo em todos os pontos de um tubo. Essa ideia fica clara quando observamos um rio, nas regiões onde a distância entre as margens é maior, a velocidade da correnteza é menor. Já em pontos de proximidade entre as margens, a velocidade é visivelmente maior, assim podemos escrever:
v1 . A1 = v2 . A2
Os termos dessa equação são:
v1 e v2 = Velocidade de escoamento do fluido
A1 e A2 = Área de escoamento
A igualdade proposta pela equação de Bernoulli para regiões com área de secção transversal diferentes só será mantida caso exista variação das pressões.
Voltando à imagem inicial do texto, percebemos que a região central do tubo, por ser mais fina, apresentará maior velocidade de escoamento, logo, a igualdade na equação de Bernoulli só será mantida se a pressão nesta região for menor. O tubo de Venturi é o equipamento que indica essa alteração nos valores das pressões, por isso os manômetros da imagem marcam valores diferentes, pressões maiores para áreas de secção transversal maior e vice-versa.
Aplicações
A imagem abaixo mostra uma pistola utilizada para pintura. A tinta a ser utilizada permanece armazenada no recipiente cilíndrico, com a passagem de uma corrente de ar pela pistola a pressão na região da boca do recipiente será diminuída, assim, pelo fato da pressão interna do recipiente ser maior, a tinta será expulsa e irá se misturar com o ar.
Técnica parecida é utilizada pelo corpo de bombeiros diante de incêndios em líquidos inflamáveis. Essa classe de incêndio não pode ser apagada com água, por isso uma espuma a base d´água é utilizada para abafar as chamas, retirando o suprimento de comburente (oxigênio) e extinguindo o incêndio. A espuma é feita com uma mistura de água, ar e um líquido gerador de espuma (LGE). O ar é introduzido na mistura de água com LGE por meio de um tubo de Venturi.