Aplicação prática da Mecânica dos Fluidos - Medição da velocidade na aviação

O Tubo de Pitot é um dos principais equipamentos utilizados para a orientação de uma aeronave. É um dos primeiros a ser ligado e testado para que a aeronave entre em operação, devido a sua importância na transmissão de dados de velocidade e altitude.

Para cada modelo de aeronave, existe um Tubo de Pitot adequado. No caso do vídeo apresentado, o Pitot é para um modelo de aeronave de grande porte, como o Boeing 767, que alcança grandes altitudes.

O Tubo de Pitot é um tubo instalado paralelamente ao vento relativo e com um orifício voltado diretamente para o fluxo de ar resultante da velocidade aerodinâmica 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 velocidade indicada é zero.

A equação abaixo explica matematicamente o funcionamento do tubo de Pitot:

Sendo:

Pt: pressão total ou de estagnação;

Ps: pressão estática;

V: velocidade aerodinâmica

ρ:  densidade do ar

Teoricamente, então, o processo é muito simples. Na prática, é muito mais complicado. Para começar, uma aeronave não voa em ambientes de pressão constante e, consequentemente, de densidade constante do ar. Outro problema reside no fato de que as equações acima só valem para fluidos incompressíveis, e, em aeronaves que voam em alta velocidade, acima de 250 Knots, teremos que considerar os efeitos da compressibilidade decorrentes dessa alta velocidade.

Para evitar o gelo, os tubos de Pitot são geralmente equipados com um sistema de aquecimento, do tipo resistência elétrica. Devido ao aquecimento do tubo, ocorre uma variação na densidade do ar. A diferença entre a variação da densidade do ar é compensada pelo computador de bordo. 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 exemplo desta deficiência de funcionamento, temos o trágico acidente ocorrido com o vôo 447 da Airfrance, em 2009.

A obstrução dos tubos de Pitot pode ter efeitos muito mais graves que a simples falta de indicação de velocidade. Os sistemas de automação e de alerta das aeronaves dependem de parâmetros corretos de velocidade para funcionar. Se os parâmetros de velocidade deixam de ter validade, os sistemas eletrônicos de gerenciamento de vôo passam a fornecer informações díspares, e o piloto automático deixa de funcionar corretamente. 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.

Atualmente possuímos Tubos de Pitot extremamente eficientes, mas ainda em determinadas circunstâncias, podem ocorrer falhas, o que nos indica que precisamos aprimorar nossas tecnologias, evitando qualquer possibilidade de falha do equipamento.

Segue abaixo link do vídeo com especialista explicando um moderno Tubo de Pitot

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=VHwAa3GPcCQ&feature=endscreen

Aline Ribeiro Machado e Vilmo Bottcher da Rosa

Acadêmicos de Engenharia Civil - 2013-A