Como é medido o fluxo do tubo Pitot?

O fluxo do tubo de Pitot é medido com base na pressão do ar que entra nele e na densidade de ar estabelecida da atmosfera em sua elevação e temperatura do ar específicas. Essas equações são baseadas nos princípios de Bernoulli em velocidades moderadas que devem estar abaixo da faixa supersônica. Outros fatores como acúmulo de gelo ou ventos cruzados também podem afetar a precisão do fluxo do tubo de Pitot. Embora os tubos Pitot possam teoricamente ser usados ​​para medir qualquer velocidade de fluxo de fluido, eles são hoje mais frequentemente incorporados em aeronaves para determinar a velocidade do ar em voo. Henri Pitot é creditado com a invenção do tubo de Pitot em 1732 durante o estudo da pressão do fluxo do rio Sena na França, e o cientista francês Henry Darcy modificou seu design para uso de aeronaves em meados do século XIX.

Como uma forma de medição de pressão, os tubos de Pitot não medem a velocidade média, mas, em vez disso, um único ponto de velocidade no fluxo. A velocidade do fluxo de fluido não pode ser medida apenas pelo fluxo do tubo de Pitot na aeronave, pois eles também exigem uma medição da pressão do ar estática externa para cálculos de velocidade. Esses dispositivos, portanto, calculam o que é conhecido como pressão de estagnação ou a pressão exercida pelo ar quando ele entra no tubo de Pitot e sai pelos orifícios conectados ao transdutor de pressão na outra extremidade. A pressão estática é calculada por portas estáticas geralmente montadas na lateral da fuselagem de uma aeronave, enquanto o fluxo do tubo de Pitot é baseado em um tubo de Pitot que geralmente é montado em uma lança que se estende para fora do nariz da aeronave.

Com o fluxo do tubo de Pitot, a pressão de estagnação é calculada adicionando a pressão estática atmosférica padrão à pressão dinâmica exercida no interior do tubo de Pitot. Na parte traseira do tubo Pitot, há um anel de orifícios e um orifício de saída central, ambos conectados ao transdutor de pressão. À medida que o ar sai desses orifícios, as diferenças de pressão são usadas pelo transdutor para calcular a pressão dinâmica do ar. A equação de Bernoulli afirma que a pressão estática do ar mais a pressão dinâmica do ar é igual à pressão total do ar, que, neste caso, é a pressão de estagnação do tubo de Pitot.

Quando a pressão de estagnação é conhecida e a densidade do ar local, as equações de Bernoulli podem ser usadas para calcular a velocidade da aeronave pela qual o fluxo do tubo de Pitot está passando. Embora isso seja confiável sob condições ideais, as baixas velocidades do ar geralmente apresentam mudanças tão pequenas na pressão no fluxo do tubo de Pitot que o transdutor de pressão pode falhar em calculá-los com precisão, resultando em leituras de velocidade incorretas. Vários acidentes aéreos fatais envolvendo leituras defeituosas do fluxo do tubo Pitot também ocorreram quando eles foram congelados, alterando o fluxo de ar, de modo que aquecedores de degelo incorporados agora são incorporados aos tubos Pitot para evitar essas tragédias no futuro. Também é possível fazer ajustes para condições exclusivas, como baixa velocidade do ar ou vôo supersônico, para que os tubos Pitot gerem leituras precisas.