¿Cómo se mide el flujo del tubo de Pitot?

El flujo del tubo de Pitot se mide en función de la presión del aire que pasa hacia él y la densidad del aire establecida de la atmósfera en su elevación particular y temperatura del aire. Estas ecuaciones se basan en los principios de Bernoulli a velocidades moderadas que deben estar por debajo del rango supersónico. Otros factores como la acumulación de hielo o vientos cruzados también pueden afectar la precisión del flujo del tubo de Pitot. Aunque los tubos de Pitot pueden usarse teóricamente para medir cualquier velocidad de flujo de fluido, hoy en día se incorporan con mayor frecuencia en los aviones para determinar la velocidad del aire en vuelo. A Henri Pitot se le atribuye la invención del tubo de Pitot en 1732 durante el estudio de la presión del flujo del río Sena en Francia, y el científico francés Henry Darcy modificó su diseño para uso de aviones a mediados del siglo XIX.

Como una forma de medición de presión, los tubos de Pitot no miden la velocidad promedio, sino un punto único de velocidad en la corriente. La velocidad del flujo de fluido no se puede medir por el flujo del tubo de Pitot solo en un avión, ya que también requieren una medición de la presión de aire estática externa para los cálculos de velocidad. Estos dispositivos, por lo tanto, calculan lo que se conoce como presión de estancamiento, o la presión ejercida por el aire cuando ingresa al tubo de Pitot y sale a través de orificios conectados al transductor de presión en el otro extremo. La presión estática se calcula mediante puertos estáticos generalmente montados en el costado del fuselaje de una aeronave, mientras que el flujo del tubo de Pitot se basa en un tubo de Pitot que a menudo se monta en un brazo que se extiende desde la nariz de la aeronave.

Con el flujo del tubo de Pitot, la presión de estancamiento se calcula sumando la presión estática atmosférica estándar a la presión dinámica ejercida en el interior del tubo de Pitot. En la parte posterior del tubo de Pitot hay un anillo de agujeros y un agujero de salida central, ambos conectados al transductor de presión. A medida que el aire sale de estos agujeros, el transductor utiliza las diferencias de presión para calcular la presión dinámica del aire. La ecuación de Bernoulli establece que la presión de aire estática más la presión de aire dinámica es igual a la presión de aire total, que, en este caso, es la presión de estancamiento del tubo de Pitot.

Cuando se conoce la presión de estancamiento y la densidad del aire local, las ecuaciones de Bernoulli se pueden usar para calcular la velocidad de la aeronave por la que pasa el flujo del tubo de Pitot. Si bien esto es confiable en condiciones ideales, las bajas velocidades del aire a menudo presentarán cambios tan pequeños en la presión en el flujo del tubo de Pitot que el transductor de presión a menudo no puede calcularlos con precisión, lo que resulta en lecturas de velocidad erróneas. También se produjeron varios accidentes aéreos fatales que implicaron lecturas de flujo de tubo de Pitot defectuosas cuando se congelaron, alterando el flujo de aire, por lo que los calentadores de deshielo incorporados ahora se incorporan a los tubos de Pitot para evitar tales tragedias en el futuro. También se pueden hacer ajustes para condiciones únicas, como baja velocidad del aire o vuelo supersónico, para que los tubos de Pitot generen lecturas precisas.