¿Qué es la calculadora de caudal Venturi?
Un medidor Venturi mide el caudal volumétrico de un fluido que circula por una tubería aprovechando el principio de Bernoulli: cuando el fluido se acelera al atravesar una garganta más estrecha, su presión disminuye. Midiendo esa diferencia de presión entre la entrada y la garganta es posible calcular el caudal. Esta calculadora universal sirve para cualquier fluido incompresible siempre que utilices un conjunto de unidades del SI coherente.
Cómo utilizarla
Introduce el diámetro de entrada \(D_1\) y el diámetro de la garganta \(D_2\) (en metros), la diferencia de presión medida \(\Delta P\) (en pascales), la densidad del fluido \(\rho\) (en kg/m³) y el coeficiente de descarga \(C_d\) (que suele situarse entre 0,95 y 0,99 en un Venturi bien fabricado). La calculadora te devuelve el caudal volumétrico en m³/s y L/s, la velocidad en la garganta y ambas áreas de sección transversal.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es:
$$ Q = \text{C}_d \cdot A_2 \cdot \sqrt{\dfrac{2\,\Delta P}{\rho\left(1 - \left(\frac{A_2}{A_1}\right)^2\right)}} $$
donde \(A_1 = \frac{\pi}{4} D_1^2\) y \(A_2 = \frac{\pi}{4} D_2^2\) son las áreas de entrada y de la garganta. El coeficiente de descarga \(C_d\) corrige los efectos reales del rozamiento y del flujo no ideal. La velocidad en la garganta es simplemente \(v_2 = Q/A_2\).
Ejemplo resuelto
Con \(D_1 = 0{,}1\) m, \(D_2 = 0{,}05\) m, \(\Delta P = 5000\) Pa, \(\rho = 1000\) kg/m³ y \(C_d = 1\): \(A_1 = 0{,}0078540\) m², \(A_2 = 0{,}0019635\) m², la relación de áreas es 0,25, de modo que \(1 - 0{,}25^2 = 0{,}9375\). Entonces $$ Q = 1 \times 0{,}0019635 \times \sqrt{\frac{10000}{937{,}5}} = 1 \times 0{,}0019635 \times 3{,}2660 = 0{,}006413 \ \text{m}^3/\text{s} $$ y la velocidad en la garganta \(= 0{,}006413 / 0{,}0019635 \approx 3{,}266\) m/s. Con \(C_d = 0{,}98\), la velocidad se reduce hasta unos 3,20 m/s.
Preguntas frecuentes
¿Qué valor debo usar para \(C_d\)? Un tubo Venturi clásico tiene normalmente un coeficiente de descarga entre 0,95 y 0,99. Usa 1,0 si quieres realizar un cálculo teórico idealizado.
¿Sirve para gases? La ecuación supone un fluido incompresible, por lo que resulta precisa con líquidos y con gases a baja velocidad o baja pérdida de presión. Para flujo compresible necesitas incorporar un factor de expansibilidad.
¿Por qué la velocidad en la garganta es mayor que en la entrada? La conservación de la masa (ecuación de continuidad) obliga al fluido a acelerarse al pasar por la menor sección de la garganta, y precisamente por eso la presión cae en ese punto.
