Fenômenos da Engenharia: O TUBO DE PITOT E A AVIAÇÃO

Funcionamento

O tubo de pitot é um sensor de reconhecimento de pressão que possibilita o funcionamento de um dos mais importantes instrumentos de uma aeronave, o velocímetro.

Ele é 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, instalada no velocímetro da aeronave. A caixa do instrumento recebe a pressão estática do ar, 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. A cápsula 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 expandir. O movimento de expansão da cápsula é transmitido aos ponteiros do velocímetro por hastes e engrenagens, o que faz o ponteiro se movimentar, indicando ao piloto a velocidade da aeronave.

Fig.1 - Tubo de pitot.

Esquema do funcionamento do tubo de pitot.

Explicação teórica

A equação abaixo, explica teoricamente o funcionamento de um tubo de pitot, onde a velocidade está relacionada com a pressão do local e com a densidade específica deste mesmo fluido:

Onde V é a velocidade aerodinâmica, ρ a densidade do fluido (neste caso o ar), ps a pressão estática e pt a pressão total ou de estagnação. Esta última podendo ser obtida por:

Teoricamente, então, o processo é muito simples. Na prática, porém, é mais complicado. Uma aeronave não voa em ambientes de pressão constante e, consequentemente, de densidade constante do ar. Outro problema está no fato de que as equações apresentadas só valem para fluidos incompressíveis, e, em aeronaves que voam em alta velocidade, acima de 250 Knots (equivalente a a 463 Km/h), teremos que considerar os efeitos da compressibilidade que ocorrem devido a essa alta velocidade. Ou seja, teremos uma variação da densidade do ar, assim como alterações na pressão devido a compressão exercida pela velocidade do ar.

Outros problemas que podem dificultar a leitura de pressão são decorrentes do ponto onde são instalados os tubos e os problemas práticos que o mesmo pode sofrer por obstruções de água, gelo, objetos estranhos ou insetos. Para não ocorrer este tipo de obstrução é utilizado um lacre de segurança no tubo de pitot, porém deve-se ter cuidado em não se esquecer de removê-lo antes da decolagem, pois problemas como este já ocasionaram acidentes graves.

Fig. 2 – Lacre de segurança.

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.

Portanto, as causas que podem levar a inoperância do Tubo de Pitot são:

· Não retirada da capa de proteção antes do vôo;

· Entupimento por insetos (abelhas, marimbondos), que constroem casas com cera ou barro;

· Entupimento por congelamento;

· Falta de manutenção e limpeza.

Problemas causados pelo seu mau funcionamento do tubo de Pitot

A partir do momento que o Tubo de Pitot deixa de funcionar o piloto fica sem referência de indicação de altitude e velocidade que são registrados no painel da cabine de pilotagem, essas informações são cruciais para que se possa ter um vôo com segurança.

Em 31 de Maio de 2009 ocorreu um acidente ocasionado por uma falha no tubo de pitot. O Air France 447 com partida do Rio de Janeiro em direção a Paris caiu no oceano Atlântico a uma velocidade de 187 km/h, levando 228 passageiros a óbito. O mesmo voava no piloto automático no momento do entupimento por congelamento dos orifícios do tubo de pitot levando o altímetro e velocímetro a registrarem, respectivamente perda de altitude e velocidade de forma errada. Isto foi ocasionado, pois deixou de captar a pressão estática e aerodinâmica.

No momento em que o piloto automático captou alteração nos registros de altitude e velocidade passou a supri-las acionando automaticamente os manetes de potência e fazendo com que a aeronave subisse. Este comando equivocado fez com que o avião perdesse sustentação e viesse a entrar em queda.

Outro exemplo trágico e bem conhecido que teve como fator contribuinte a obstrução do tubo de pitot, foi o acidente com o Boeing 757-225, que apresentou indicações inválidas no velocímetro do comandante, afetando o piloto automático e enganando os tripulantes, juntamente com uma série de erros de coordenação o Boeing acabou caindo no Mar do Caribe, vitimando 186 pessoas a bordo.