Aplicação Tubo de Pitot

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TUBO DE PITOT
INTRODUÇÃO
O tubo de Pitot é um instrumento de medição de velocidade muito utilizado para medir a velocidade de fluidos segundo modelos físicos simulados em laboratórios de hidráulica e aerodinâmica. Consiste em um tubo em "L" com um único canal, permitindo medir apenas a pressão de estagnação (sendo necessário medir por outro meio a pressão estática) ou com dois canais e tomadas de pressão laterais para medir simultaneamente a pressão estática.
Em muitos estudos experimentais de escoamentos é necessário determinar o módulo e a direção da velocidade do fluido em alguns pontos da região estudada. Apesar de ser impossível a obtenção da velocidade num ponto, pode-se determinar a velocidade média numa pequena área ou volume através de instrumentos adequados, como o tubo de Pitot, que consiste em um dispositivo que mede ao mesmo tempo a pressão estática p e a pressão de estagnação p0, de forma a permitir o cálculo da velocidade do fluxo através da combinação de duas sondas. A pressão de estagnação é medida por meio da elevação de uma coluna de água, enquanto a pressão estática é medida por meio de furos na superfície exterior do tubo. Assume-se que a pressão estática P não varie ao longo do instrumento. É importante lembrar que as linhas de corrente precisam ser linhas retas para que não haja alterações em P ao longo do fluxo.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Pressão estática: é a pressão real ou a pressão termodinâmica que atua no fluido. Pode também ser definida como a pressão acusada por um sensor que acompanha o fluido, com a mesma velocidade deste. É medida através do uso de um pequeno orifício executado na parede da tubulação ou de outra superfície alinhada com o escoamento, tendo-se o cuidado de que esta medição altere o mínimo possível o movimento do fluido.
Pressão dinâmica: é a pressão decorrente da transformação da energia cinética do fluido em pressão, através de uma desaceleração isoentrópica do mesmo.
Pressão Total, de Impacto ou de Estagnação: é a soma da pressão estática com a pressão dinâmica. A sua medição é feita através de uma tomada de pressão voltada contra o escoamento e alinhada com as linhas de corrente, de forma a receber o impacto do fluido.
Utilizando-se a Equação de Bernoulli, tem-se que as energias potenciais dos pontos 1 e 2 são idênticas e não necessitam ser consideradas. Assim, do lado esquerdo da equação (1), tem-se, respectivamente, a energia cinética e a “energia de pressão” ou trabalho de escoamento do ponto “1”. Do lado direito tem-se os mesmos termos relativos ao ponto “2”. Como a velocidade no ponto “2”, v2, é nula, tem-se do lado direito apenas o termo relativo à pressão, no caso, à pressão total ou de estagnação. Esta pressão é igual a pressão estática no ponto 1, adicionada à energia cinética do escoamento no ponto 1, equação (2). Nestas equações ρ é a massa específica do fluido em escoamento.
		(1)
	(2)
A equação abaixo explica matematicamente o funcionamento do tubo de Pitot:
Onde, temos para a velocidade:
Sendo:
Pt: pressão total ou de estagnação;
Ps: pressão estática;
V: velocidade aerodinâmica
ρ:  densidade do ar
Por ser baseado na equação de Bernoulli, o tubo de Pitot só funciona com fluidos incompressíveis e com viscosidade nula. No entanto, a velocidades baixas (Mach < ≈ 360 km/h), o ar rarefeito a elevadas altitudes pode ser aproximado por esse modelo. Logo, o tubo de Pitot é muito propício a ser usado para medir a velocidade de aviões.
APLICAÇÕES
É um instrumento de extrema importância na indústria aeronáutica, pois funciona como sensor de pressão que possibilita o funcionamento de um dos mais importantes instrumentos da aeronave, o velocímetro. O funcionamento é dado por um tubo instalado paralelamente ao vento relativo e com um orifício voltado diretamente para o fluxo de ar resultante da velocidade aerodinâmica da aeronave. Esse orifício se comunica com o interior de uma cápsula aneroide, instalada no velocímetro da aeronave. A caixa do instrumento recebe a pressão estática do ar de uma fonte estática, que não é afetada pela variação de velocidade da aeronave. Quando a aeronave está estacionária e não há vento relativo, nem real, a pressão que entra pelo orifício do Pitot é somente a pressão atmosférica estática. A cápsula aneroide permanece então em uma posição neutra e a velocidade indicada é zero. Quando a aeronave se desloca na massa de ar, o vento relativo causa um aumento na pressão de ar admitida pelo orifício do tubo de Pitot, em relação à pressão estática, e essa "pressão de impacto", somada à pressão estática, faz a cápsula aneroide expandir. O movimento de expansão da cápsula é transmitido aos ponteiros do velocímetro por hastes e engrenagens, do tipo setor e pinhão, o que faz o ponteiro se movimentar, indicando ao piloto a velocidade da aeronave.
Este instrumento tem uma variedade de aplicações nas indústrias, permitindo medir a velocidade de fluidos em modelos físicos em laboratórios de hidráulica, em laboratórios de aerodinâmica e também na hidrologia para a medição indireta de vazões em canais e rios, em redes de abastecimento de água, em adutoras, em oleodutos e ainda a velocidade dos aviões, medindo a velocidade de escoamento do ar.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://culturaaeronautica.blogspot.com.br/2011/04/tubo-de-pitot-como-funciona.html
https://pt.wikibooks.org/wiki/Mec%C3%A2nica_dos_fluidos/O_tubo_de_Pitot
http://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/projeto-tubo-de-pitot.pdf
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABMcgAC/tubo-pitot
http://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/projeto-tubo-de-pitot.pdf