Concetti Chiave
- L'effetto Venturi aumenta la velocità di un liquido in un condotto ristretto, causando una diminuzione della pressione.
- In montagna, l'effetto Venturi accelera il vento in cima, creando una differenza di velocità rispetto alla base.
- Utilizzato in vari ambiti, l'effetto Venturi è fondamentale per dispositivi di misurazione, carburatori e miglioramenti aerodinamici.
- Il principio è applicato anche in ambito medico, come nell'aerosolterapia e nei sistemi di erogazione di ossigeno.
- Le applicazioni pratiche includono anche la carbonatazione di liquidi e il raffreddamento nei caschi per piloti.
Introduzione
L'effetto Venturi, chiamato anche effetto tunnel, deriva dal nome del fisico italiano Giovanni Battista Venturi ed è correlato al principio della conservazione di energia che, nel campo dei liquidi, è stata teorizzata da Daniel Bermoulli, nel XVIII secolo.Descrizione dell’effetto
La descrizione dell’effetto può essere, in sintesi, la seguente: la velocità di un liquido che circola con portata costante all’interno di un condotto, aumenta quando attraversa una sezione della tubatura la cui circonferenza diminuisce e questo comporta un calo della pressione del liquido. All’uscita dalla sezione (o strozzatura) si produce il fenomeno dell’aspirazionePer avere un’idea più chiara dell’effetto Venturi possiamo immaginare il corso di un fiume la cui velocità aumenta in corrispondenza di un passaggio ristretto, il che causerà vortici e un aumento della velocità per poter mantenere lo stesso flusso.
Condizione essenziale che l’effetto si verifichi è che la portata sia stabile; per fluido non solo si intende un liquido, ma anche l’aria e un gas. Quando il diametro della tubatura viene ridotto, la velocità accelera immediatamente e si crea una depressione. Il principio può essere formulato anche in un altro modo: se in un fluido che scorre orizzontalmente, diminuiamo la sezione di scorrimento (esempio: il tubo in cui il fluido scorre) anche la pressione esercitata dal fluido diminuisce: il principio della conservazione della massa (nella fattispecie della portata del fluido) comporta un aumento della velocità perché è stata ridotta la sezione di scorrimento e contemporaneamente un calo della pressione.
In montagna
Nelle zone montuose, l'effetto Venturi è sempre presente. Se le particelle d'aria incontrano una montagna (o un’altura qualsiasi), sono costrette a superarla (se non possono passare sopra i lati) per attraversarla. Poiché l'area di circolazione è inferiore, le particelle subiscono un’accelerazione, in modo da mantenere la stessa portata di prima. È per questo motivo che il vento in cima alle montagne è sempre più veloce di quello presente alla base. Allo stesso modo, il valico di una montagna, creerà un'accelerazione dei venti a valle di tale apertura. Pertanto, in aeronautica è molto importante che i piloti analizzino il terreno che li circonda se vogliono atterrare in sicurezza in una zona montuosa o anche semplicemente attraversare una zona sopraelevata.
Applicazioni pratiche
L'effetto Venturi può essere utilizzato per creare il vuoto e ottenere così l'aspirazione. Esse viene utilizzato ad esempio:• come dispositivo di misurazione della portata, in base alla caduta di pressione al Venturi
• nei carburatori dei motori a combustione interna
• per ridurre la forza di portanza e migliorare la deportanza di una vettura di Formula 1
• In alcuni caschi di alta qualità, i produttori utilizzano l'effetto Venturi per accelerare il flusso d'aria all'interno del casco. Ciò consente al pilota di raffreddarsi in modo più efficace e di eliminare l’effetto appannaggio della visiera.
• in alcuni erogatori subacquei. Il flusso d'aria a media pressione iniettato nel secondo stadio di questi regolatori è orientato in modo tale da partecipare all'aspirazione della membrana. Poiché questa membrana preme sulla leva che provoca l'iniezione dell'aria, l'effetto Venturi riduce lo sforzo inspiratorio
• su alcuni canne fumarie, per migliorare il tiraggio
• per la miscelazione di liquidi (un liquido aspirato aspira l'altro liquido e consente la miscelazione), ad esempio il concentrato di schiuma e il miscelatore d'acqua dei tubi schiumogeni dei vigili del fuoco
• Un effetto Venturi (convergente + divergente) consente di limitare la portata ad una determinata soglia, indipendentemente dalla pressione a monte di una tubazione
• per realizzare pompe per vuoto a bassa potenza, come i tubi dell'acqua montati sui rubinetti dei banchi chimici, o gli aspiratori di muco collegati ai regolatori delle bombole di ossigeno medicale
• in pistole a spruzzo, alimentate da una turbina o da un compressore a bassa pressione
• somministrare farmaci negli alveoli polmonari attraverso aerosol liquidi (principio dell'aerosolterapia; Venturi pneumatico)
• alcuni soffioni doccia a risparmio idrico (50%), miscelatori alla spina
• per la pre-aspirazione dell'ingresso dell'aria necessaria per il funzionamento di una turbina a gas nella propulsione, in particolare i treni con turbina a gas
• per la carbonatazione di liquidi (succo di mela, acqua, sidro, ecc.)
• per l'iniezione di ozono gassoso nell'acqua
• nell'amplificazione acustica (camere di compressione)
• svuotare l'acqua attraverso un portello situato sul fondo di imbarcazioni leggere (gommoni, ecc.)
• nelle pergole bioclimatiche per aspirare e far circolare l’aria fresca
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale alla base dell'effetto Venturi?
- Come si manifesta l'effetto Venturi in montagna?
- Quali sono alcune applicazioni pratiche dell'effetto Venturi?
- In che modo l'effetto Venturi migliora la sicurezza in aeronautica?
- Qual è l'importanza dell'effetto Venturi nella miscelazione di liquidi?
L'effetto Venturi si basa sul principio della conservazione dell'energia, che implica che la velocità di un liquido aumenta quando attraversa una sezione ristretta di un condotto, causando una diminuzione della pressione (come descritto nel testo).
In montagna, l'effetto Venturi si manifesta quando le particelle d'aria sono costrette a superare un'altura, accelerando per mantenere la stessa portata, il che porta a venti più veloci in cima rispetto alla base (come spiegato nel testo).
L'effetto Venturi è utilizzato in vari ambiti, tra cui i carburatori dei motori, i caschi per il raffreddamento dell'aria, e nei dispositivi di misurazione della portata, tra le altre applicazioni (come elencato nel testo).
In aeronautica, l'effetto Venturi è importante per i piloti, poiché consente di analizzare il terreno circostante per atterrare in sicurezza in zone montuose, dove i venti possono accelerare (come indicato nel testo).
L'effetto Venturi facilita la miscelazione di liquidi aspirando un liquido nell'altro, come nel caso dei tubi schiumogeni dei vigili del fuoco, migliorando l'efficacia della miscelazione (come descritto nel testo).
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