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La magia de las boquillas: ¿Cómo aumentar la velocidad de los fluidos hasta el límite?
Una boquilla es un dispositivo diseñado para controlar la dirección o las características del flujo de un fluido, particularmente para aumentar la velocidad de un fluido cuando sale de una cavidad o conducto cerrado. Las boquillas son generalmente tubos o tuberías de sección transversal variable que dirigen o modifican el flujo de un fluido (líquido o gas). El rango de aplicación de las boquillas es bastante amplio e incluye el control del caudal, la velocidad, la dirección, la calidad, la forma e incluso la presión de salida.
En una boquilla, la velocidad del fluido aumenta a expensas de su energía de presión.
Tipos de boquillas
Avión a reacción
Los chorros de gas, chorros de fluido o hidrojets se utilizan para expulsar gas o líquido en el medio circundante en una corriente continua. Estas boquillas son ampliamente utilizadas en estufas de gas, hornos y parrillas de barbacoa. En el pasado también se utilizaban chorros de gas para proporcionar iluminación. En algunos dispositivos, como los carburadores, se utilizan chorros de fluido para regular el flujo de combustible hacia el motor, y en los spas, hacen lo mismo. Las boquillas más especializadas, como las boquillas de flujo laminar, están diseñadas para proporcionar una presión y un flujo más suaves, lo que hace que la fuente sea más efectiva.Boquilla de alta velocidad
El objetivo principal de una boquilla suele ser aumentar la energía cinética de un fluido, inicialmente a partir de su energía interna y su energía de presión. En términos de diseño de la boquilla, se puede dividir principalmente en tipo de contracción (se contrae de diámetro grande a diámetro pequeño) y tipo de expansión (se expande de diámetro pequeño a diámetro grande). Por ejemplo, la tobera de Laval primero converge y luego se expande, lo que puede aumentar la velocidad del fluido y, de esta forma, acelerar el flujo de fluidos supersónicos de manera más eficiente.
La forma de la boquilla está diseñada para garantizar que los gases que escapan se dirijan directamente hacia atrás y que ningún elemento lateral contribuya al empuje.
Boquilla de propulsión
El aspersor genera empuje a través de la energía obtenida de la quema de combustible. El gas caliente está a mayor presión que el aire exterior y su velocidad aumenta a medida que escapa por las toberas de propulsión. Para generar empuje, la velocidad de escape debe superar la velocidad de vuelo del avión, y una diferencia de velocidad demasiado grande desperdicia combustible.
Boquilla electromagnética
También se han propuesto toberas electromagnéticas para algunos tipos de propulsión, como VASIMR, que dirigen la corriente de plasma a través de un campo magnético en lugar de una pared sólida.Boquilla de pulverización
Muchas boquillas son capaces de producir una pulverización muy fina de líquido. Las boquillas de pulverización se utilizan ampliamente en los campos de pintura en aerosol, perfumes y carburadores de motores de combustión interna.
Boquilla de aspiración
Las boquillas de las aspiradoras vienen en una variedad de formas y están especialmente diseñadas para una fácil limpieza.
Boquilla de moldeo
Algunas formas de boquillas están diseñadas para producir fluidos de formas específicas. Por ejemplo, la boquilla que se utiliza para el moldeo por extrusión se denomina matriz y se utiliza para producir productos como metales o plásticos con secciones transversales específicas.
¿Cómo cambiarán las futuras tecnologías de boquillas nuestra comprensión y aplicación de la dinámica de fluidos?Dado que las boquillas especialmente diseñadas ayudan a lograr mayores eficiencias de flujo, ¿imagina qué tipo de avances podría traer esto a la tecnología del futuro?
