Tubo De Pitot

Tubo de pitot es un instrumento de medición de la velocidad de un fluido, que también se puede utilizar para medir el caudal de líquidos y gases, es utilizado en una gran variedad de aplicaciones en la medición de flujo, tales como la velocidad del aire en autos de carreras y aviones de combate de la Fuerza Aérea. En aplicaciones industriales, los tubos de Pitot se utilizan para medir el flujo de aire en tuberías, conductos y chimeneas, y el flujo de líquido en tuberías, vertederos y canales abiertos.

⏱Tubo de pitot

Son componentes cruciales a bordo de las aeronaves que se utilizan para medir una variedad de datos importantes. Se conocen popularmente como velocímetros, que dan a los pilotos un indicador de su velocidad aerodinámica y también miden la altitud y la tendencia de la altitud. Estos se encuentran generalmente a lo largo del fuselaje delantero o del ala de un avión.

Los tubos de Pitot no son solo inventos innovados para la aviación; también se encuentran comúnmente en maquinaria industrial, barcos e incluso coches de Fórmula 1. Un tubo de Pitot es esencialmente un instrumento sensor de flujo. Los tubos pitot simples tienen un orificio en la parte delantera; sin embargo, los aviones suelen utilizar tubos pitot estáticos con dos aberturas en lugar de tubos pitot y puertos estáticos separados.

Un simple tubo de Pitot puede medir la presión de estancamiento solo debido a su única abertura.

La ventaja de un tubo pitot estático es su capacidad para medir la presión estática además de la presión de estancamiento. Los puertos estáticos a lo largo del costado del tubo de Pitot le dan esta capacidad todo en uno, lo que significa que no es necesario instalar puertos estáticos separados en otro lugar.

Los tubos de Pitot funcionan como sensores de flujo para medir la velocidad y la presión del aire, líquido o gas.

Estas lecturas permiten a los pilotos medir la velocidad y la altitud y tienen una amplia variedad de aplicaciones en otros equipos. Los tubos generalmente se pueden ver debajo de la cabina en el fuselaje delantero o a lo largo del ala.

El tubo pitot estático tiene dos aberturas, una en el frente y otra en los lados, que se utilizan para medir el flujo de aire, gas o líquido.

Este sistema consiste en colocar un tubo de pitot dentro de otro tubo con puertos estáticos. El orificio frontal mide la presión de estancamiento, mientras que las aberturas laterales (puertos estáticos) miden la presión estática. La diferencia entre estas dos medidas se llama presión dinámica; esto es lo que se usa para calcular la velocidad aerodinámica.

✈Avión de tubo de pitot

Básicamente un tubo de Pitot se utiliza en experimentos de túnel de viento y en aviones para medir la velocidad del flujo, el orificio lateral mide la presión estática al medir la diferencia entre estas presiones, se obtiene la presión dinámica, que se puede utilizar para calcular la velocidad aerodinámica.

Sistema estático de Pitot

Un sistema pitot-estático de aeronave comprende una serie de sensores que detectan la presión del aire ambiente afectada (presión de pitot) y no afectada (presión estática) por el movimiento de avance de la aeronave. Estas presiones se utilizan solas o en combinación entre sí para proporcionar indicaciones de varios parámetros de vuelo.

Presión estática

La presión estática se mide a través de varios conductos de ventilación, situados en puntos aerodinámicamente neutrales del fuselaje de la aeronave, los respiraderos están ubicados a ambos lados del fuselaje y se alimentan a un tubo común; esto tiene el efecto de anular en cierta medida los errores que surgen de la posición de las rejillas de ventilación. Una combinación de ubicación cuidadosa de la ventilación y calibración precisa reduce los errores a un grado aceptable.

Los aviones comerciales tienen al menos dos sistemas estáticos completamente independientes para proporcionar redundancia en caso de falla del sistema. Las rejillas de ventilación estáticas a menudo se tapan cuando la aeronave está estacionada por más de un período de tiempo corto para reducir la posibilidad de bloqueo o contaminación. Los respiraderos pueden calentarse eléctricamente para evitar que el hielo los bloquee.

🗼¿Cómo funciona un tubo de pitot?

Un tubo piloto se puede considerar como un cilindro pequeño que se coloca de manera que el fluido pueda entrar de manera que sea opuesto al flujo del fluido, un extremo está abierto y el otro extremo está cerrado, por lo que el fluido que ingresa no lo hará. podrá fluir más y llegará a una posición estática. El diafragma dentro del tubo piloto separará la presión del fluido estático de la presión total del sistema.

La diferencia entre estas dos medidas es el caudal de fluido. Un tubo piloto estático es un medidor de velocidad de flujo y es capaz de medir velocidades de fluido como un punto localizado. La conversión de energía tiene lugar en el punto de estancamiento. La energía potencial se convierte en energía cinética. Una presión más alta que la presión dinámica resulta de la conversión cinética a potencial.

🧮Fórmula de pitot

Los tubos de Pitot se utilizan en aviones como velocímetros. El tubo real de la aeronave mide alrededor de 10 pulgadas (25 centímetros) de largo con un diámetro de 1/2 pulgada (1 centímetro). Se perforan varios orificios pequeños alrededor del exterior del tubo y se perfora un orificio central en el eje del tubo. Los orificios exteriores están conectados a un lado de un dispositivo llamado transductor de presión

El orificio central del tubo se mantiene separado de los orificios exteriores y se conecta al otro lado del transductor. El transductor mide la diferencia de presión en los dos grupos de tubos midiendo la tensión en un elemento delgado utilizando un medidor de tensión electrónico. El tubo de Pitot está montado en la aeronave de modo que el tubo central siempre apunte en la dirección de desplazamiento y los orificios exteriores sean perpendiculares al tubo central. (En algunos aviones, el tubo pitot se coloca en un brazo más largo que sobresale del morro del avión o del ala).

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Dado que los orificios exteriores son perpendiculares a la dirección de desplazamiento, estos tubos están presurizados por la componente aleatoria local de la velocidad del aire. La presión en estos tubos es la presión estática (ps) discutida en la ecuación de Bernoulli. Sin embargo, el tubo central apunta en la dirección de desplazamiento y está presurizado tanto por la velocidad del aire ordenada como por la aleatoria. La presión en este tubo es la presión total (pt) discutida en la ecuación de Bernoulli. El transductor de presión mide la diferencia entre la presión total y estática. medida = pt – ps

Con la diferencia de presiones medidas y conociendo el valor local de la densidad del aire (r) a partir de las mediciones de presión y temperatura, podemos usar la ecuación de Bernoulli para darnos la velocidad. La ecuación de Bernoulli establece que la presión estática más la mitad de la densidad multiplicada por la velocidad (V) al cuadrado es igual a la presión total.

ps + .5 * r * V ^ 2 = pt
Resolviendo para V:
V ^ 2 = [2 * {pt – ps}] / r

👇Cómo medir con precisión el flujo de aire con un tubo de Pitot

Los tubos de Pitot son adecuados para la medición del flujo de aire de velocidad media a alta y se consideran el estándar con el que se comparan todos los demás dispositivos de flujo de aire. La medición precisa requiere una corrección de densidad y un recorrido cuidadoso. Debido a que la precisión la dicta el dispositivo de medición de presión conectado al tubo de Pitot, a menudo hay formas más económicas (alambre caliente y paleta) para medir el flujo de aire en aplicaciones de flujo bajo. Para aplicaciones de alto flujo o alta temperatura, el tubo de Pitot es ideal.

El tubo de Pitot es insertado en el conducto con la punta apuntando hacia el flujo de aire, el puerto positivo del manómetro está conectado al puerto de presión total (Pt) y el negativo al puerto de presión estática (Ps). El manómetro mostrará la presión de velocidad que se puede convertir en velocidad.

En los tubos de Pitot modernos, el diseño adecuado de la punta, junto con una distancia suficiente entre la punta, las tomas de presión estática y el vástago, minimizará la turbulencia y la interferencia. Esto permite su uso sin factores de corrección o calibración. Todos los tubos dwyer Pitot están fabricados según los estándares AMCA y ASHRAE y tienen factores de calibración unitarios para garantizar la precisión.

Para asegurar lecturas de presión de velocidad precisas, la punta del tubo de Pitot debe apuntar directamente (paralelamente) a la corriente de aire. Si el tubo de Pitot está correctamente alineado, la indicación de presión de velocidad será máxima.

No se pueden tomar lecturas precisas en una corriente de aire turbulenta. Se debe insertar un tubo de Pitot al menos 8-1 / 2 diámetros de conducto aguas abajo de los codos, curvas u otras obstrucciones que creen turbulencias. Para asegurar mediciones precisas, las paletas de enderezamiento deben ubicarse 5 diámetros de conducto aguas arriba del tubo de Pitot, si se usa.

👨‍💻¿Cuáles son las ventajas de un tubo de pitot?

• Es fácil de instalar
• Este dispositivo se puede eliminar de un proceso sin cerrar el proceso
• El diseño y la construcción son simples
• Produce ahorro de energía en comparación con el orificio equivalente.
• Se puede utilizar para medir el flujo en grandes tuberías de agua y conductos de aire y gas.
• No tiene ninguna parte móvil
• Es de tamaño pequeño y se puede utilizar en espacios reducidos.
• Larga vida
• La pérdida de presión es baja
• Bajo costo

👉¿Cuáles son las desventajas del tubo de pitot?

• La obstrucción puede ocurrir si hay material extraño en el líquido.
• No debe usarse en lugares donde la precisión es importante
• No funcionará correctamente en corrientes sucias
• Baja capacidad de rango
• Baja sensibilidad
• Solo funcionaría correctamente en flujo de alta velocidad.

📌¿Cuáles son las aplicaciones del tubo de pitot?

• Se utiliza en aviones para medir la velocidad.
• Puede medir la velocidad del viento en un túnel.
• Puede medir la velocidad del aire o del gas cuando la tubería está cerrada.
• Se utiliza en entornos hostiles.
• Puesta en servicio de HVAC
• Se utiliza en velocímetros marinos y aeronáuticos.

El tubo de Pitot proporciona un método común para medir la presión de estancamiento dentro del flujo de una tubería, canal o conducto. En su forma más simple, este instrumento consiste en un cuerpo simétrico como un cilindro, cono o hemisferio con un pequeño orificio o abertura piezométrica perforada a lo largo de su eje central.

La Fórmula del Tubo de Pitot

El tubo de Pitot se basa en la ecuación de Bernoulli para determinar la velocidad de un fluido. La fórmula que relaciona la presión total, la presión estática y la velocidad del fluido es la siguiente:

v = √(2 * (Pt - Ps) / ρ)

Donde:

• v: Velocidad del fluido (m/s)
• Pt: Presión total (Pa)
• Ps: Presión estática (Pa)
• ρ: Densidad del fluido (kg/m³)

Recuerda: La presión total es la suma de la presión estática y la presión dinámica.

Ejemplos Resueltos

Ejemplo 1:

Un tubo de Pitot se introduce en una corriente de aire. La presión total medida es de 102000 Pa y la presión estática es de 92500 Pa. Si la densidad del aire es de 1.29 kg/m³, ¿cuál es la velocidad del aire?

v = √(2 * (102000 Pa - 92500 Pa) / 1.29 kg/m³) ≈ 118 m/s

Ejemplo 2:

Un avión vuela a una velocidad de 250 m/s. Si la densidad del aire es de 1.2 kg/m³ y la presión estática es de 80000 Pa, ¿cuál es la presión total medida por el tubo de Pitot?

Primero, calculamos la presión dinámica:

Pd = 0.5 * ρ * v² = 0.5 * 1.2 kg/m³ * (250 m/s)² ≈ 37500 Pa

Luego, calculamos la presión total:

Pt = Ps + Pd = 80000 Pa + 37500 Pa = 117500 Pa

Bibliografía:

http://users.telenet.be/instrumentatie/flow/pitot-tube-flow-meter.html

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