Eyectores Venturi y válvulas de control de vacío: flujo

Un eyector Venturi es un generador neumático de vacío que expande aire motriz comprimido a través de una tobera, arrastra aire por una toma de aspiración, mezcla ambas corrientes y recupera presión en un difusor. Su rendimiento depende del flujo compresible y del recorrido completo del caudal, no solo de la ecuación de Bernoulli.

No seleccione un eyector únicamente por el vacío máximo. Consulte su curva de presión de alimentación, consumo de aire, caudal de aspiración en función del vacío y tiempo de evacuación en el mismo punto de trabajo. Diseñe el control teniendo en cuenta las fugas, la presión de sujeción necesaria, el tiempo de respuesta y una liberación segura.

Conclusiones principales

Los eyectores comerciales suelen indicar un vacío máximo de unos 80-90 kPa por debajo de la atmósfera, pero se trata de una condición con la toma sellada, no de un caudal de aspiración utilizable.

El flujo de la tobera puede estrangularse a Mach 1, por lo que Bernoulli por sí sola no puede predecir la capacidad del eyector.

Los presostatos de vacío, la histéresis y las válvulas antirretorno pueden detener el aire motriz cuando se alcanza el umbral de sujeción.

¿Cómo genera vacío un eyector Venturi?

Un eyector neumático tiene tres conexiones externas y al menos cuatro zonas internas de flujo. SMC identifica la alimentación de aire comprimido, el vacío y el escape como conexiones básicas, mientras que su serie ZQ indica presiones de alimentación estándar de 0,35 a 0,43 MPa según el tamaño de la tobera (serie ZQ de SMC).

La secuencia se entiende mejor si se mantienen separadas las corrientes motriz y de aspiración:

El aire motriz entra por la conexión de alimentación. La presión y la temperatura aguas arriba determinan la densidad y la energía disponibles del gas.
La tobera acelera el aire motriz. La presión estática disminuye a medida que el gas se expande hacia la salida de la tobera.
La baja presión de la cámara de aspiración atrae aire secundario. Es el aire que se extrae de la ventosa, el tubo, el colector o el recipiente.
Las dos corrientes intercambian cantidad de movimiento en la zona de mezcla. El arrastre no es gratuito: modifica tanto la velocidad como la presión.
El difusor desacelera la corriente mezclada y recupera parte de su presión estática. A continuación, el caudal combinado se descarga a la atmósfera.

Un eyector Venturi es un sistema acoplado de tobera, arrastre, mezcla y difusor. La toma de aspiración es un recorrido secundario de caudal másico, no simplemente un punto de medición de presión.

¿Por qué no basta la ecuación de Bernoulli?

El flujo estrangulado es la condición en la que la garganta de una tobera alcanza Mach 1 y no puede hacer pasar más caudal másico simplemente reduciendo la presión aguas abajo. La deducción de flujo compresible de la NASA muestra que este máximo se produce en la menor sección de paso, por lo que un eyector de aire no puede modelarse como un flujo de densidad constante (NASA, estrangulamiento del caudal másico).

La ecuación de Bernoulli sigue siendo un punto de partida cualitativo útil: la velocidad aumenta mientras la presión estática cae a lo largo de una línea de corriente ideal. Por sí sola no predice el caudal másico motriz, el caudal másico de aspiración, la pérdida de mezcla, el comportamiento de las ondas de choque, la recuperación del difusor ni la contrapresión del escape en un eyector real.

Nuestro análisis de las curvas de los fabricantes indica que el modelo mental útil no es «paso pequeño equivale a vacío». La tobera establece un chorro motriz de alta velocidad, mientras que la geometría completa determina cuánto caudal secundario puede arrastrar ese chorro a la presión de aspiración requerida. Una tobera estrecha puede limitar el caudal másico motriz incluso con una velocidad alta.

Hay tres límites importantes:

Límite	Qué lo controla	Qué debe solicitar el comprador
Límite del caudal motriz	garganta de la tobera, presión absoluta aguas arriba y temperatura	consumo de aire en función de la presión de alimentación
Rendimiento de aspiración	cámara de arrastre, geometría de mezcla y fugas	caudal de aspiración en función de la presión de vacío
Recuperación del escape	difusor, silenciador y contrapresión aguas abajo	restricción de escape admisible y datos de ruido

La relación de arrastre se expresa a veces como:

\mu = \frac{\dot{m}_{\mathrm{s}}}{\dot{m}_{\mathrm{p}}}

Aquí, $\dot{m}_{\mathrm{s}}$ es el caudal másico secundario de aspiración y $\dot{m}_{\mathrm{p}}$ es el caudal másico primario motriz. La relación depende de las condiciones de presión y temperatura indicadas. Una relación de catálogo sin esas condiciones no puede trasladarse a otro eyector o punto de trabajo.

Para más detalles sobre el límite sónico, consulte la guía sobre conductancia sónica y relación de presión crítica.

Cómo leer la curva de rendimiento de un eyector

El vacío máximo es el extremo con la toma sellada, no el caudal disponible durante la evacuación. Por ejemplo, SMC indica caudales máximos de aspiración de 5, 10 y 22 L/min para las toberas ZQ de 0,5, 0,7 y 1,0 mm, mientras que el consumo de aire motriz es de 15, 25 y 47 L/min (serie ZQ de SMC).

Una aplicación real funciona entre los dos extremos del catálogo. El vacío máximo se mide con la toma de aspiración sellada y un caudal casi nulo. El caudal máximo de aspiración se mide cerca de la presión atmosférica en la toma, donde el vacío utilizable es casi nulo.

La explicación de SMC sobre las curvas de caudal de vacío hace explícita la relación: sellar la toma de aspiración produce el vacío máximo con caudal de aspiración cero, mientras que abrirla aumenta el caudal de aspiración y reduce la presión de vacío (serie ZM de SMC). Las piezas porosas y las fugas desplazan el punto de trabajo hacia un caudal mayor y un vacío menor.

Valor de catálogo	Condición de ensayo que representa	Uso incorrecto habitual
Vacío máximo	toma de aspiración sellada o casi sellada	se trata como vacío garantizado con fugas
Caudal máximo de aspiración	vacío bajo, entrada abierta	se usa como caudal disponible en el punto de sujeción
Consumo de aire	presión de alimentación y condición de referencia indicadas	se compara sin comprobar la base ANR, NL/min o SCFM
Tiempo de evacuación	volumen, tubo, presión objetivo y circuito de ensayo indicados	se escala solo según el tamaño de la ventosa, ignorando tubos y racores

Algunos eyectores alcanzan su punto previsto por debajo de la presión del colector de planta. Un exceso de presión de alimentación puede aumentar el consumo de aire motriz y el ruido sin una ganancia proporcional de aspiración. Regule localmente y siga la curva del modelo seleccionado.

Utilice presión absoluta en los cálculos de gases:

p_{\mathrm{abs}} = p_{\mathrm{atm}} + p_{\mathrm{gauge}}

En vacío, $p_{\mathrm{gauge}}$ es negativa. Una lectura de -85 kPa manométricos corresponde aproximadamente a 16 kPa absolutos con una atmósfera estándar. Consulte la guía sobre presión absoluta para conocer la conversión.

Válvulas de control de vacío: regulación y ahorro de aire

Un eyector con ahorro de energía no necesita consumir aire motriz durante todo el periodo de sujeción. La documentación VADM/VADMI de Festo describe un presostato de vacío, una válvula solenoide de alimentación, una válvula antirretorno y una función de ahorro de aire que reinicia la generación solo cuando el vacío cae por debajo del intervalo ajustado (Festo VADM/VADMI).

El término «válvula de control de vacío» puede referirse a varios componentes distintos. Defina la función antes de seleccionar una pieza:

Componente	Función principal	Variable de control habitual
Válvula de alimentación del eyector	inicia y detiene el aire motriz	orden del PLC o lógica local
Válvula de conmutación de vacío	conecta o aísla una fuente de vacío	estado del ciclo
Válvula antirretorno	mantiene el vacío cuando se detiene la generación	diferencial de presión
Presostato o sensor de vacío	indica el umbral de sujeción y la pérdida	presión de vacío
Regulador de vacío	limita o estabiliza un nivel de vacío	consigna de vacío aguas abajo
Válvula de soplado	admite aire positivo para una liberación rápida	orden de liberación temporizada

Para una pieza estanca, la secuencia eficiente suele ser:

Abra la válvula de aire motriz.
Confirme que el vacío supera el umbral seguro de recogida dentro del tiempo permitido.
Detenga el aire motriz en el umbral superior.
Mantenga el vacío mediante la válvula antirretorno.
Reinicie el eyector si una fuga hace caer el vacío por debajo del umbral inferior.
Al colocar la pieza, aísle el vacío y aplique un pulso de soplado corto y controlado.

El beneficio del ahorro de aire depende de las fugas. Una pieza porosa puede exigir aspiración continua, mientras que una pieza estanca puede mantenerse con la válvula de aire motriz cerrada.

La histéresis del presostato de vacío es la banda de presión entre el corte y el reinicio del aire. Una banda demasiado estrecha hace que la válvula traquetee; una banda demasiado amplia puede reducir el margen de sujeción. Vigile el tiempo entre rearranques. Los intervalos cada vez más cortos son una señal útil de fugas y desgaste de la ventosa.

Estimación del tiempo de evacuación

Para un volumen cerrado con velocidad de bombeo efectiva constante, Leybold proporciona la relación logarítmica simplificada entre volumen, velocidad de bombeo, presión inicial y presión objetivo. Leybold también advierte que la conductancia, las fugas, la desorción y los cambios en la velocidad de bombeo hacen más lenta la evacuación real (Leybold, cálculo del tiempo de evacuación).

La estimación simplificada es:

t = \frac{V}{S_{\mathrm{eff}}}\ln\left(\frac{p_i}{p_f}\right)

donde:

$t$ es el tiempo de evacuación;
$V$ es el volumen total evacuado, incluidas la ventosa, el tubo, los racores y el colector;
$S_{\mathrm{eff}}$ es el caudal de aspiración efectivo en el volumen conectado;
$p_i$ es la presión absoluta inicial;
$p_f$ es la presión absoluta objetivo.

Por ejemplo, considere un volumen de 2,0 L, una presión absoluta inicial de 1013 mbar, una presión objetivo de 400 mbar y un caudal de aspiración efectivo de 20 L/min. El resultado idealizado es de aproximadamente 5,6 segundos.

Ese resultado es una estimación preliminar. El caudal del eyector normalmente disminuye a medida que aumenta el vacío, por lo que considerar constante $S_{\mathrm{eff}}$ es una aproximación. Utilice la curva de evacuación del fabricante cuando el tiempo de respuesta sea un criterio de liberación. SMC también selecciona eyectores y válvulas de conmutación a partir de la capacidad de aspiración y del tiempo de respuesta de la adsorción (selección de equipos de vacío de SMC).

HerramientaVacío y agarreCalculadora de tiempo de evacuación de vacíoEstime el tiempo de evacuación a partir del volumen total de vacío, el caudal efectivo, la presión absoluta inicial, la presión absoluta objetivo, las fugas y la eficiencia antes de comprobar la curva del eyector.Tiempo de evacuación = volumen / caudal x ln(presión inicial / presión final)Volumen del sistemaCaudal de bomba o eyectorPresión absoluta inicialPresión absoluta finalAbrir calculadora

Un tubo largo puede dominar el volumen de una ventosa pequeña y restringir la conductancia. Para confirmar rápidamente la recogida, monte el eyector cerca del punto de aspiración y lleve hasta él aire comprimido, en lugar de tender una línea de vacío larga hasta un armario.

¿Cómo se dimensiona un eyector de vacío para una carga real?

El nivel de vacío por sí solo no dimensiona un sistema de manipulación. Schmalz define la fuerza teórica de sujeción de una ventosa como la diferencia de presión multiplicada por el área efectiva de aspiración, $F = \Delta p \cdot A$ , y señala que el estado de la superficie y la dinámica de la aplicación requieren un factor de seguridad independiente (ventosas de vacío de Schmalz).

Utilice dos comprobaciones independientes:

Comprobación de la fuerza de sujeción: ¿Pueden las ventosas soportar la gravedad, la aceleración, la orientación y las fuerzas del proceso con el vacío mínimo permitido?
Comprobación de caudal y respuesta: ¿Puede el eyector evacuar el volumen inicial y las fugas continuas con la rapidez necesaria para alcanzar ese vacío?

La relación estática ideal es:

F_{\mathrm{ideal}} = \Delta p \cdot A_{\mathrm{eff}}

Aquí, $F_{\mathrm{ideal}}$ es la fuerza normal teórica de sujeción, $\Delta p$ es la presión ambiente menos la presión de la ventosa y $A_{\mathrm{eff}}$ es el área efectiva de aspiración indicada por el fabricante. Considere por separado la aceleración, la orientación, la fricción, el reparto desigual de la carga, la textura de la superficie, la contaminación, el desgaste de la ventosa y un factor de seguridad adecuado.

Un vacío mayor no es automáticamente mejor. SMC señala que duplicar la presión de vacío duplica la fuerza teórica de elevación, mientras que duplicar el diámetro de la ventosa la cuadruplica. Un vacío excesivo también puede alargar el tiempo de respuesta, consumir más energía y acortar la vida útil de la almohadilla (selección de modelos de equipos de vacío de SMC).

Una ventosa grande con vacío moderado puede rendir mejor que una ventosa pequeña cerca del vacío máximo. Compruebe la fuerza con la calculadora de fuerza de ventosas de vacío y seleccione después el caudal del eyector a partir de las fugas y del tiempo de respuesta.

Para calcular el coste operativo, utilice el consumo de aire medido y el tiempo real de activación en la calculadora de coste de aire del generador de vacío. La lógica de ahorro de aire cambia el ciclo de trabajo, no el caudal instantáneo de aire motriz.

¿Qué causa un vacío bajo, una respuesta lenta o un consumo elevado de aire?

Empiece por el síntoma, porque el vacío máximo y el caudal máximo de aspiración se producen en extremos opuestos de la curva de rendimiento. La guía de SMC sobre curvas de caudal indica que las fugas aumentan el caudal de aspiración mientras reducen el vacío, por lo que un sistema puede mostrar mucho caudal y poco vacío sin que el eyector esté averiado (serie ZM de SMC).

Síntoma	Comprobaciones más probables	Indicio diagnóstico
Vacío final bajo	sello de la ventosa, pieza porosa, tubo agrietado, tobera obstruida y contrapresión del escape	el vacío mejora al tapar la toma de aspiración
Evacuación lenta pero vacío final aceptable	volumen excesivo, tubo largo y estrecho, filtro obstruido y eyector subdimensionado	la prueba con la toma tapada alcanza el objetivo, pero el sistema conectado es lento
Consumo elevado de aire motriz	presión de alimentación demasiado alta, ausencia de lógica de ahorro de aire y rearranques provocados por fugas	el aire continúa después del umbral seguro de recogida
Señal de vacío inestable	histéresis estrecha, sensor montado demasiado lejos y fuga pulsante	ciclos rápidos de la válvula alrededor de un punto de presión
Liberación lenta o poco fiable	falta de soplado, venteo restringido y ventosa pegajosa o deformada	el vacío permanece después de cerrar la válvula de alimentación
Ruido excesivo	presión de alimentación alta, silenciador dañado u obstruido y escape restringido	la contrapresión cambia el rendimiento del vacío

Realice tres pruebas antes de sustituir el eyector:

Tape la toma de aspiración. Esta prueba mide el vacío alcanzable con un caudal secundario prácticamente nulo.
Mida el tiempo de evacuación de un volumen conocido. Esta prueba mide la capacidad de aspiración utilizable.
Registre la presión de alimentación en el eyector durante el flujo. Así detectará una caída de presión aguas arriba que el manómetro estático del regulador no muestra.

Estas pruebas separan los fallos de estanqueidad, caudal y alimentación. Un vacío correcto con la toma tapada y una evacuación lenta apuntan a la conductancia o la capacidad. Un vacío bajo con la toma tapada apunta a la tobera, el silenciador, la alimentación o el eyector. Si ambas comprobaciones son correctas, investigue la fuga del lado de la máquina o la pieza.

Inspeccione también el recorrido del aire comprimido. Una válvula, un racor o un tubo subdimensionados pueden reducir la presión dinámica de alimentación aunque la entrada del eyector marque correctamente en reposo. Las guías sobre caída de presión neumática y tendido de tubos neumáticos cubren esas comprobaciones aguas arriba.

Consulte Acerca de Bepto Neumática para conocer el contexto del autor. Para revisar un circuito, contacte con ingeniería e indique el modelo, la presión, el vacío objetivo, el tiempo de evacuación, el volumen y las fugas.

Preguntas frecuentes sobre eyectores Venturi: ¿qué deben verificar los ingenieros?

Los ejemplos de los fabricantes abarcan distintos puntos de trabajo, no una especificación universal. SMC indica un vacío máximo de unos -80 kPa para ZQ, mientras que Schmalz indica de -850 a -900 mbar en algunos eyectores de alto vacío; aun así, ambos exigen comprobar el caudal de aspiración y el consumo de aire del modelo concreto (SMC ZQ; Schmalz SBPL).

¿Qué nivel de vacío puede alcanzar un eyector Venturi?

Muchos modelos industriales especifican un vacío máximo de aproximadamente 80-90 kPa por debajo de la presión atmosférica, pero el valor depende del modelo y normalmente se mide con un caudal de aspiración casi nulo. Compruebe la curva con el caudal de fuga de la aplicación. Exprese el resultado como vacío manométrico o presión absoluta para que el requisito no se interprete mal.

¿Una presión de alimentación más alta siempre genera más vacío?

No. Cada eyector tiene una presión de alimentación recomendada o estándar. Por encima de ese punto pueden aumentar el consumo de aire motriz y el ruido sin una mejora proporcional del rendimiento. Utilice la presión dinámica de entrada y la curva del modelo seleccionado. Que el colector de planta esté a 0,6 MPa no significa que todos los eyectores deban recibir 0,6 MPa.

¿Cuál es la diferencia entre el caudal de aspiración máximo y el vacío máximo?

El caudal de aspiración máximo aparece con un vacío bajo y la toma abierta. El vacío máximo aparece con un caudal de aspiración casi nulo y la toma sellada. Una ventosa o un recipiente reales funcionan entre ambos puntos. Seleccione en la curva con el vacío requerido; no combine los dos máximos del catálogo como si se produjeran a la vez.

¿Cuándo debe desactivarse un circuito de vacío con ahorro de aire?

La aspiración continua puede ser más estable con piezas porosas o fugas continuas grandes. Festo advierte que una fuga rápida puede provocar conmutaciones frecuentes y proporciona una lógica que puede volver a la aspiración continua cuando los ciclos son excesivos. Para piezas estancas, una válvula antirretorno y la histéresis del presostato pueden reducir mucho el tiempo de activación del aire motriz.

¿Cómo se selecciona un eyector de vacío para una pieza porosa?

Mida o estime de forma conservadora la fuga continua al vacío de sujeción requerido. Seleccione después un eyector cuya curva de caudal de aspiración pueda mantener ese punto de trabajo con margen. Un valor alto de vacío máximo no basta. Pruebe el material, la geometría de la ventosa, el filtro, el tubo y el ciclo reales antes de aprobar la puesta en marcha de la máquina.

Fuentes y referencias técnicas

NASA Glenn Research Center: estrangulamiento del caudal másico, caudal másico compresible de la tobera y condición de estrangulamiento a Mach 1. Consultado el 19-07-2026.
Eyector de vacío serie ZQ de SMC, tamaño de tobera, presión de alimentación estándar, caudal máximo de aspiración, consumo de aire y vacío máximo. Consultado el 19-07-2026.
Eyector de vacío serie ZM de SMC, explicación de las curvas de presión de vacío y caudal de aspiración. Consultado el 19-07-2026.
Selección de modelos de equipos de vacío de SMC, selección de eyectores y válvulas de conmutación a partir de la capacidad de aspiración y el tiempo de respuesta. Consultado el 19-07-2026.
Generador de vacío VADM/VADMI de Festo, válvula de alimentación integrada, presostato de vacío, válvula antirretorno, pulso de soplado y control de ahorro de aire. Consultado el 19-07-2026.
Ventosas de vacío de Schmalz, relación entre la diferencia de presión, el área efectiva y la fuerza de sujeción. Consultado el 19-07-2026.
Leybold: cómo calcular el tiempo de evacuación, estimación de evacuación con velocidad efectiva constante y sus límites. Consultado el 19-07-2026.

La física de los eyectores Venturi y las válvulas de control de vacío

Eric Zhou