Paso 1: Principio del tubo de Venturi
Un medidor de Venturi es un aparato que puede utilizarse para medir el caudal volumétrico de un fluido. El principio del medidor Venturi se deriva el principio de Bernoulli, que se deriva de la conservación de la energía de un fluido. La ecuación de Bernoulli para fluidos incompresibles es como sigue:
(v ^ 2) / 2 + gz + P/ρ = C
Donde v = velocidad (m/s), g = aceleración debido a la gravedad (m/s ^ 2), P = presión (Pa), ρ = densidad (kg/m ^ 3), y C es igual a alguna constante. Esta ecuación nos dice que la suma de la energía cinemática, potencial e interna debe permanecer igual, o que un cambio en uno causaría un cambio en los otros que la red cambie en energía es cero.
El tubo que hemos construido para nuestro espirómetro constaba de dos piezas de tubo de PVC: uno con un diámetro de 1.5 pulgadas y el otro con un diámetro de 0.5 pulgadas. Como el fluido (aire en este caso) fluye desde el tubo de mayor diámetro para la tubería de menor diámetro, su velocidad debe aumentar, debido al principio de continuidad de masa. Cuando el espirómetro se celebra el nivel, no hay ningún cambio en la altura del líquido, por lo que debe haber una caída de presión para tener en cuenta la velocidad creciente. Todos estos conceptos se combinan para crear una ecuación para el caudal volumétrico (V):
V = A * v
(P1 - P2) / ρ + (v1 ^ 2-v2 ^) / 2 = 0
V = A2*sqrt((2*(P1-P2))/(ρ*(1-(A2/A1)^2)))
Donde A1 = área seccional transversal del tubo de mayor diámetro, A2 = área seccional transversal de la tubería más pequeña y P1 - P2 se puede medir fácilmente por un transductor de presión diferencial.
