Normalmente, quem trabalha com segurança contra incêndio conhece bem os instrumentos utilizados na realização de testes nos equipamentos de prevenção e combate. No entanto, quem não é do segmento acaba ficando em dúvida quanto à função de algumas ferramentas. É o caso do tubo de Pitot que, embora seja muito usado para testes de vazão e pressão da água dos hidrantes.
O tubo de Pitot e seus derivados modernos, os sensores de fluxo de tubo Pitot, têm um papel crucial em diversas indústrias e aplicações. Desde sua invenção, este simples dispositivo provou ser uma ferramenta valiosa para medir a velocidade dos fluidos. Com os avanços tecnológicos, é provável que vejamos mais inovações e aplicações para esses sensores no futuro, solidificando sua posição como uma ferramenta essencial para engenheiros, pesquisadores e profissionais em diversas áreas.
O maior problema desse tipo de instalação é que uma eventual formação de gelo no pitot pode obstruir tanto a tomada “dinâmica” quanto a estática. Aí, todos os instrumentos que trabalham com pressão, como velocímetro, altímetro e variômetro serão afetados.
O tubo de Pitot, nomeado em homenagem ao engenheiro francês Henri Pitot, é um instrumento amplamente utilizado para medir a velocidade do fluxo de fluidos em diversos ambientes e indústrias. Este dispositivo, em sua essência, consiste em um tubo com duas aberturas, sendo uma voltada diretamente para o fluxo do fluido e a outra posicionada perpendicularmente a ele. O tubo de Pitot é a base para o sensor de fluxo de tubo de Pitot, um equipamento eletrônico mais sofisticado que mede a velocidade do fluxo com precisão.
Outros problemas a serem considerados são decorrentes do ponto da aeronave onde são instalados os tubos e os problemas práticos que o mesmo sofre em relação a obstruções por água, gelo, objetos estranhos ou insetos.
Nesse caso, o piloto ainda tem condições de voar a aeronave, pilotando por atitude, simplesmente olhando para fora, para o horizonte natural da Terra, ou para o indicador de atitude, e ignorar os alarmes falsos. Um instrumento muito útil nesse caso é o indicador de ângulo de ataque, presente em muitos tipos de aeronave a jato.
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Entretanto, o aquecimento do tubo também tem um limite de eficiência e pode não ser suficiente para todas as situações de formação de gelo. Condições de gelo tais como a presença, nas nuvens, de água em estado de sobrefusão, podem tornar inúteis os melhores sistemas de aquecimento do tubo.
Como a cápsula aneróide do velocímetro recebe em seu interior essa pressão total, e a caixa do instrumento recebe somente a pressão estática, a expansão da cápsula será diretamente proporcional à pressão dinâmica que, por sua vez, é diretamente proporcional à velocidade aerodinâmica da aeronave.
Os benefícios de utilizar o sensor de fluxo de tubo de Pitot incluem sua robustez, precisão e a capacidade de medir altas velocidades de fluxo sem partes móveis, reduzindo a necessidade de manutenção.
Alguns tubos de pitot incorporam também a tomada de pressão estática, através de um tubo que envolve coaxialmente o tubo da tomada de pressão de estagnação. Os orifícios da tomada estática são colocados na lateral do tubo, para que a velocidade do vento relativo não interfira na medição da pressão.
Os tubos de pitot geralmente são instalados sob as asas do avião, ou nas laterais do nariz. Em aeronaves supersônicas, é geralmente instalado em um longo tubo no nariz, para evitar quaisquer interferências provocadas pela passagem da estrutura do avião no fluxo de ar.
O funcionamento do tubo de Pitot baseia-se no princípio de Bernoulli, que relaciona a velocidade de um fluido com a diferença de pressão. Ao inserir o tubo no fluxo do fluido, a extremidade aberta do tubo, chamada de boca do tubo, enfrenta a corrente do fluido. Isso causa um aumento da pressão dentro do tubo. A segunda abertura, conhecida como orifício estático, está posicionada de forma que não é afetada diretamente pelo fluxo. Portanto, mede a pressão estática do fluido. A diferença entre as pressões registradas por essas duas aberturas é denominada “pressão dinâmica”, e é diretamente proporcional à velocidade do fluido.
Caso não se desconecte sozinho, os pilotos devem desconectá-lo e passar a voar a aeronave manualmente. Os sistemas de alarme ficam confusos, e não é incomum que ocorram, por exemplo, alarmes de estol e de sobrevelocidade simultâneos.
Os maiores problemas de obstrução são ocasionados pelo gelo, que pode se formar rapidamente, especialmente em formações de nuvens cumuliformes. Para evitar o gelo, os tubos de pitot são geralmente equipados com um sistema de aquecimento, do tipo resistência elétrica.
Assim como ocorre com uma série de avaliações, o teste de vazão de hidrante serve para que seja providenciada a manutenção preventiva dos equipamentos de prevenção e combate a incêndio, se for o caso. Ele identifica se o sistema apresenta perda de desempenho e, dessa forma, o conserto pode ser feito antes que haja necessidade de uso dos hidrantes.
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O velocímetro, então, vai fornecer ao piloto uma informação de velocidade, que é denominada Velocidade Indicada (VI), ou em inglês Indicated Airspeed (IAS). Em tese, a IAS é a velocidade aerodinâmica da aeronave em condições de atmosfera padrão, ao nível do mar. O primeiro problema é a própria instalação do tubo de pitot e do instrumento no painel.
Outros problemas de obstrução podem ser causados por insetos e “F.O.D.” (Foreign Objects Damage), quando a aeronave está no solo. Para minimizar o problema, é necessário proteger os tubos com uma capa. O uso da capa, no entanto, exige outros cuidados, pois a mesma, obviamente, deve ser removida antes do voo e não pode ser colocada no tubo ainda quente, pois pode se queimar e grudar no mesmo.
No voo em alta velocidade, os pilotos devem ainda considerar a correção da temperatura indicada em relação à temperatura verdadeira, já que a compressibilidade e o atrito com o ar elevam consideravelmente a temperatura indicada em relação à temperatura real do ar.
Quando a aeronave se desloca, o tubo de pitot recebe a pressão dinâmica ou “pressão de impacto” e a pressão estática ao mesmo tempo. A soma de ambas as pressões é denominada pressão total ou pressão de estagnação.