LA COMUNICACIÓN LATERAL

La Casa de Este había tenido bajo su señorío a Ferrara durante más de tres siglos, cuando en 1598 se vio despojada de dicha ciudad por el Papa, pues la familia carecía de un heredero directo. Entonces, el que no lo era se mudó con toda su corte a Módena. Allí los Este construyeron un palacio inmenso, más grande que el que habían dejado en Ferrara, y fundaron una universidad que se distinguió por dar a los estudios científicos precedencia sobre los humanísticos. En 1774, un sacerdote de 28 años, Giambattista Venturi, fue llamado para enseñar en dicha universidad geometría e “institución filosófica”; su carácter se transparenta en esta sincera confesión: “Dedicado como estaba enteramente al estudio, calculé que mujer, hijos y negocios de familia me arrebatarían buena parte del tiempo que yo destinaba con más gusto a las ciencias; de modo que resolví adquirir el estado eclesiástico, libre por lo demás, de acuerdo con el uso o abuso de la época, de cualquier servicio específico de iglesia”⁶⁹.

El ducado de Módena se extendía desde los Apeninos hasta el Po. Comarca agrícola, producía –y produce todavía- cereales, vegetales, cáñamo, uvas y otros frutales, forraje, leche, capullos de ceda y elaboraba harina, vino, queso y salazones; todo gracias a la fertilidad de sus tierras y a las aguas de que disponía para regarlas y mover molinos. Porque surcaban el ducado dos ríos, Secchia y Panaro, y cantidad de canales trazados en todos los sentidos; lo cual explica que los modenenses, gente práctica, en nada se interesen tanto como en la hidráulica. Es natural, entonces, que un hombre como Venturi, abierto a los problemas técnicos, se orientara hacia el estudio experimental de aquella. “Los físicos más razonables desconfían de toda teoría abstracta del movimiento de los fluidos –escribía- y los grandes geómetras hasta confiesan que los métodos que les han procurado progresos tan sorprendentes en lo referente a la mecánica de los cuerpos sólidos, en el campo hidráulico no llevan sino a conclusiones demasiado generales, e incluso inciertas en la mayoría de los casos particulares. Compenetrado con esta verdad, me he ocupado de la teoría solo en cuanto se combina con los hechos y se requiere para reunirlos bajo un solo punto de vista”⁷⁰.

Venturi instala en el “teatro físico” de la universidad un dispositivo para el estudio de los chorros, muy parecido al de Poleni (fig. 34) {ver El Laboratorio del Marqués}, y ejecuta en él experiencias, con la puerta de la sala abierta a todo público interesado o curiosos. La maniobra se realiza con toda precisión con el auxilio de tres operadores: el primero cuenta en voz alta los segundos del péndulo, otro abre el orificio en el instante de los 60 segundos, y el tercero se dedica a regular la salida de agua del tanque superior, controlando que la ventana del intermedio deje salir constantemente una lámina de agua muy delgada. Todo ensayo se repite muchas veces seguidas, hasta que la concordancia de los resultados elimine todo temor de equivocación⁷¹.

Sin embargo, Venturi no se contenta con repetir los ensayos de Poleni; perfecciona detalles y concibe nuevas aplicaciones. Por ejemplo, se sabía que la contracción del chorro se produce también cuando al orificio GH se le aplica un tubo adicional cilíndrico GK (fig. 42). No se disponía entonces,  como hoy disponemos, de conductos transparentes de grandes dimensiones; ¿cómo pues comprobar su presencia y medir la depresión que nace en su interior? Al tubo adicional, Venturi le agrega una cánula de vidrio QRS, quedando su entrada Q dentro de l a zona GMNQ donde la corriente se separa de la pared. La cánula, que termina con su extremo inferior sumergido en el agua coloreada contenida en el vaso T, funciona como barómetro, equilibrando la presión atmosférica con el interior, que se puede así determinar con base en la altura de la columna US.

Otra investigación interesante se dedica a mejorar la forma del tubo adicional con el fin de conseguir que el gasto que, bajo una carga dada, puede sacarse del orificio, sea el más grande posible. Venturi descubre que, si al orificio se le aplica un tramo cónico AB convergente (fig. 43) a fin de seguir la forma de la vena contraída, el gasto aumenta de 10 a 12.1; si además en extremo C del tubo cilíndrico BC, de diámetro igual al de la concentración, se adapta un tramo cónico divergente CD, el gasto crece todavía de 12.1 a 24. Así, utilizando los dos aditamentos, se logra incrementar el gasto de 10 a 24, o sea el 140 por ciento. ¡Con razón –comenta Venturi- en la antigua Roma, donde los particulares adinerados podían adquirir el derecho de derivar a sus casas aguas provenientes de los depósitos públicos, no se les permitía ensanchar su cañería a un diámetro mayor de aquel que se había concedido para el orificio de toma! Realmente la cláusula  prohibía que la expansión se efectuara a una distancia de 50 pies desde la toma; y el legislador –agrega Venturi- “no se había dado cuenta que era posible estafar la ley de todos modos, aplicando el aditamento CD más allá de los cincuenta pies”⁷².

Otros ensayos de Venturi se dedicaban, por ejemplo, a estudiar cómo se reducía el gasto del orificio y cómo se acercaba a él la sección contraída del chorro al introducir en el orificio mismo una punta cónica, con su eje perpendicular al plano del orificio y pasando por el centro de este último⁷³. Pero lo que Venturi consideraba la novedad más interesante de sus investigaciones en Módena era lo que él llamaba “principio de la comunicación lateral”.

Entre las lecturas de Venturi estaba el clásico de los clásicos, los Principia de Newton, tratado de inspiración permanente para quien sienta la sugestión del pensamiento de aquella gloria del género humano: “gloria tal y tan grande que –como se lee en Westminster- los mortales tendrán que felicitarse de que haya aparecido”

Gratulentur mortales talem tantumque existititsse

humani generi decus

Ahora, en cierta parte Newton supone que un movimiento cualquiera nacido en un punto A dentro de un medio fluido se propaga a través del orificio BC (fig. 44). “Entonces –escribe- como la causa de esta propagación es que las partículas del medio que están cerca del centro A perturban y agitan a aquellas que se encuentran más lejos; y como las partículas que se impelen son fluidas y, por tanto, se dirigen indistintamente hacia sitios en que sean menos empujadas, se retirarán por consecuencia hacia las partes donde el medio está quieto, tanto las laterales, como KL y NO, como las que están enfrente, como PQ. De tal modo, todo el movimiento, una vez cruzado el orificio BC, comenzará a dilatarse, y desde allí, como si este fuese su principio y centro, se propagará directamente en todas las direcciones”⁷⁴.

Newton pensaba evidentemente en la propagación del sonido, que entra por una fisura y lo oímos en todos lados; pero Venturi se pregunta si algo así ocurrirá con un chorro que, saliendo de BC, se expande sobre la superficie de un depósito de agua estancada. Realiza el ensayo, donde, hecho imprevisto, no se nota ninguna expansión súbita; más bien, en todos los costados del chorro aparecen agitaciones y remolinos: “entran en este caso –anota- circunstancias que transforman el resultado del principio de Newton en movimientos particulares. Sin embargo, es cierto que el chorro BC imprime su movimiento a las partes laterales N, K; pero no es que las empuje hacia O, L sino más bien las arrastra consigo hacia PQ”75. Este transporte lo puede realizar un chorro de agua sobre partículas de aire, como ya había señalado Torricelli, o bien de agua, según el medio en el cual penetra. Un cuerpo pequeño y ligero, soltado en proximidad inmediata de un chorro que cae en la atmósfera, sigue al chorro en su movimiento; y cuando el chorro se hunde finalmente en un depósito, vemos aparecer en el agua estancada buena cantidad de aire, arrastrada por el chorro mismo⁷⁶.

Para comprobar este efecto cuando un chorro de agua descarga en agua, Venturi concibe el ensayo siguiente. Introduce el tubo cilíndrico horizontal AC que sale del orificio A en la caja DEFB, llena de agua hasta el nivel DB (fig. 45). A poca distancia del extremo C coloca el canalito inclinado SMBR, abierto en su parte superior SR, apoyándolo en B. Cuando el orificio descarga, el chorro sube por MB y sale por BV. Ahora, mientras esto sucede, en el interior de la caja DEFB nace una corriente que penetra al canal inclinado y se une al chorro, de modo que en pocos segundos el nivel del agua en la caja  baja de DB a MH⁷⁷.

Estas son consecuencias de lo que Venturi llama la comunicación lateral del movimiento en los fluidos. “Newton –escribe- ha conocido esta comunicación y de ella ha deducido cómo, en un remolino, la rotación se propaga desde las capas internas a las externas. ¿Serán la viscosidad y la adherencia mutua de las partículas del fluido, o bien su acoplamiento y enlazamiento recíproco, o la desviación de las que están escurriendo, causa de esta comunicación lateral del movimiento?” Sin decidir cuál sea la causa, Venturi toma el hecho según está, lo acepta como principio y lo aplica al análisis de efectos específicos, como sería el incremento de gasto que se produce cuando el orificio está provisto de un tubo adicional⁷⁸.

Imágenes obtenidas de:     ; http://www.todomotores.cl/competicion/carburacion_motor.htm ; http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/FLUID-MECHANICS/lecture-15/15-1a_mesure_flow_venturimeter.htm  y http://www.todoautos.com.pe/f68/filtro-conico-y-venturi-737.html