Sistema Pitot-Estático: ¿Cómo funciona?

¿Qué es el sistema pitot-estático?

El sistema Pitot estático es un sistema de aeronave basado en la presión que mide y compara la presión del aire de ariete y la presión estática. Luego, esos datos se transmiten a los instrumentos de la aeronave en la cabina, brindando al piloto información sobre la altitud, la velocidad aerodinámica y la velocidad vertical de la aeronave.

¿Qué componentes forman el sistema pitot-estático?

El sistema pitot-estático se compone de 4 tipos de componentes interconectados:

tubo de pitot

El tubo Pitot es un dispositivo en forma de L que normalmente se monta en el borde de ataque del ala, donde está expuesto al viento relativo. El tubo pitot dispone de un sistema de calentamiento eléctrico para evitar la formación de hielo. Esto se controla mediante un interruptor en la cabina y se utiliza durante vuelos IFR.

La función del tubo Pitot es medir la presión dinámica del aire, o presión de aire de ariete, la presión de aire creada por el movimiento hacia adelante de la aeronave.

Puerto(s) de presión estática

El puerto de presión estática es una abertura de entrada de aire empotrada en el lateral del fuselaje. Está situado en una zona con un flujo de aire relativamente tranquilo.

Para obtener lecturas más precisas, algunas aeronaves tienen dos puertos externos de presión estática, uno montado a cada lado del fuselaje.

Dado que el puerto está en el exterior del avión, existe la posibilidad de que se obstruya con hielo. Debido a esto, algunos aviones más nuevos también tienen un puerto estático alternativo ubicado en la cabina. Esta alternativa se puede utilizar si el puerto o los puertos principales están bloqueados.

La función del puerto de presión estática es medir la presión del aire ambiente, estático o sin movimiento, alrededor de la aeronave.

Líneas de Pitot y líneas estáticas

Una parte importante de los sistemas estáticos de Pitot es la línea de Pitot, que es una línea de presión que conecta el tubo de Pitot al instrumento indicador de velocidad del aire. Las líneas estáticas conectan los puertos de presión estática a los tres instrumentos estáticos de Pitot.

Instrumentos pitot estáticos

Los instrumentos estáticos de Pitot traducen las condiciones que miden el tubo de Pitot y los puertos de presión estática. A este sistema están conectados tres instrumentos:

• Altímetro: mide la altitud
• Indicador de velocidad vertical: mide la velocidad a la que una aeronave asciende o desciende (en pies por minuto)
• Indicador de velocidad del aire: mide la velocidad del avión en el aire.

¿Cómo funciona el sistema pitot-estático?

Para comprender cómo funcionan el tubo de Pitot y el sistema estático de Pitot, hablaremos del sistema instrumento por instrumento. Aclararemos qué muestra el instrumento y cómo el sistema pitot-estático proporciona las mediciones que se utilizan para el instrumento.

Altímetro

El altímetro, a veces llamado altímetro de presión o altímetro barométrico, utiliza cambios en la presión del aire estática para determinar la altitud.

La caja hermética del instrumento altímetro está conectada a los puertos de presión estática a través de una línea estática. Dentro del instrumento hay un barómetro aneroide sellado que se expande cuando la presión disminuye y se contrae cuando la presión aumenta.

Una presión más alta se traduce en una altitud más alta y una presión más baja se traduce en una altitud más baja. El altímetro debe calibrarse antes del despegue para que informe la presión estática en términos de altitud sobre el nivel del mar.

Indicador de velocidad vertical

El indicador de velocidad vertical (VSI), también conocido como variómetro o indicador de velocidad vertical (VVI), también está conectado a los puertos de presión estática a través de una línea estática.

El propósito del indicador de velocidad vertical es traducir los cambios en la presión estática en velocidad vertical en pies por minuto. Para lograr esto, el instrumento VSI está construido con una caja sellada con una fuga medida en la parte posterior de la caja.

La presión estática ingresa al instrumento a través de un diafragma delgado sellado que está conectado al puerto de presión estática. Si la aeronave cambia de altitud, habrá una diferencia de presión entre el aire que ingresa desde la línea estática y el aire que se escapa lentamente por la parte posterior de la caja.

El manómetro VSI mide ese diferencial de presión y lo traduce en pies por minuto de ascenso o descenso. Al ascender, el diafragma se contraerá más rápido que la fuga calibrada, por lo que el indicador mostrará una velocidad vertical positiva. A medida que el avión desciende, el diafragma se contraerá más lentamente y se indicará una velocidad vertical negativa.

Una vez que la aeronave se nivela y permanece a la misma altitud, las presiones entrantes y salientes dentro del instrumento se estabilizan y el indicador indica cero.

Indicador de velocidad del aire

El indicador de velocidad del aire está conectado tanto al puerto de presión estática como al tubo Pitot. Este indicador compara la diferencia entre la presión estática y la presión de Pitot para calcular la presión dinámica.

Luego, la presión dinámica se traduce en velocidad del aire. Una mayor presión dinámica significa una mayor velocidad del aire y una menor presión dinámica significa una menor velocidad del aire. Para comparar estas lecturas, se conecta un diafragma de presión al tubo Pitot y la caja hermética alrededor del diafragma ventila hacia el puerto estático.

A medida que el avión va más rápido, el diafragma experimenta un aumento de presión, lo que proporciona la parte de la lectura de presión de Pitot. Las velocidades más lentas dan como resultado una disminución de la presión del diafragma. Es importante revisar minuciosamente el tubo Pitot y asegurarse de que no esté bloqueado ni obstruido.

Problemas y errores comunes con el sistema pitot-estático.

El sistema Pitot estático no está exento de debilidades inherentes y existen algunos problemas comunes y errores conocidos que los pilotos deben tener en cuenta. Para obtener una descripción visual completa con diagramas del sistema, mire el video de ifrPilot-david sobre errores del sistema estático de Pitot.

Bloqueo de ventilación estática

Como mencionamos, es posible desarrollar un puerto estático bloqueado (la mayoría de las veces por hielo), y esta es una de las razones por las que los aviones pueden tener dos o incluso tres respiraderos. Si su ventilación estática está bloqueada, afectará las tres pantallas de sus instrumentos pitot estáticos. La presión estática en el manómetro permanecerá como estaba antes de que se bloqueara el respiradero.

(fuente: Manual de conocimientos aeronáuticos del piloto de la FAA )

Efecto sobre el altímetro

Su altímetro seguirá leyendo la altitud a la que se encontraba cuando se produjo el bloqueo, independientemente de su altitud real.

Efecto sobre el indicador de velocidad vertical

Su VSI se quedará atascado en cero y no podrá registrar cambios en la velocidad vertical.

Efecto sobre el indicador de velocidad del aire

Cuando cambie las altitudes, la visualización en su indicador de velocidad aérea también será incorrecta. A medida que desciendas, la velocidad del aire comenzará a ser más alta de lo que realmente es. Si asciende, su velocidad aérea registrada disminuirá.

Solución

Si su avión tiene una cabina despresurizada y un respiradero estático alternativo ubicado dentro de la cabina, puede cambiar a ese respiradero.

Si hace esto, tenga en cuenta que el altímetro puede indicar una altitud mayor y el indicador de velocidad aérea puede mostrar una velocidad mayor que la real. Es probable que el indicador de velocidad vertical muestre un ascenso inicial y luego vuelva a una lectura correcta.

(fuente: Manual de conocimientos aeronáuticos del piloto de la FAA )

Obstrucción del tubo de Pitot

Dado que está expuesto a los elementos, el tubo Pitot también puede bloquearse con hielo o incluso insectos. Dado que el tubo Pitot está conectado sólo al indicador de velocidad del aire, este es el único instrumento que se verá afectado.

Si se bloquea un tubo Pitot en el suelo, notará que su indicador de velocidad del aire continúa marcando cero incluso cuando comience a acelerar para el despegue.

Es probable que un bloqueo en vuelo no se note tan rápido; sin embargo, dado que el indicador de velocidad del aire mide la diferencia entre la presión estática y la de Pitot, una presión de Pitot atascada sesgará la lectura de presión dinámica.

Cuando asciendes o desciendes, la presión estática cambiará mientras que la presión de Pitot permanecerá artificialmente constante. Por lo tanto, independientemente de la velocidad real, la velocidad indicada disminuirá a medida que desciendas y aumentará a medida que asciendes.

Solución

Si tiene un calentador Pitot y vuela IFR, utilice el calentador para evitar que el tubo Pitot se congele. Realice una revisión minuciosa antes del vuelo del tubo Pitot para detectar un bloqueo en el suelo.

Errores inherentes al sistema

Se sabe que ciertas condiciones causan errores en el sistema pitot estático. Por ejemplo, pueden aparecer errores de densidad gracias a variaciones de presión atmosférica y temperatura.

Los instrumentos están calibrados para el nivel del mar estándar, por lo que se sabe que las altas velocidades (más de 200 nudos) y las grandes altitudes (más de 10,000 pies) causan errores de compresibilidad e indican velocidades aéreas incorrectamente altas.

Los errores de posición debido a lecturas de presión estática defectuosas y los errores de retraso debido a la cantidad de tiempo que le toma a un instrumento registrar un cambio de presión también son preocupaciones potenciales.

La moraleja de la historia sobre los errores inherentes al sistema es conocer su avión y ser consciente de los errores conocidos antes de estar en el aire para que no lo tomen por sorpresa.

Una comprensión sólida de cómo funcionan el tubo pitot y el sistema pitot estático y qué puede salir mal le ayudará a no meterse en problemas y a volar con seguridad.

Llevar

En el mundo de la aviación, la seguridad y la emoción van de la mano, y el tubo de Pitot encarna este equilibrio a la perfección.

Los pilotos comprenden la emoción del vuelo y la importancia de contar con datos confiables. El tubo de Pitot es un compañero incondicional que traduce la presión del aire en información crucial sobre la velocidad que subyace a cada uno de nuestros movimientos.

Junto a él, la presencia inmutable de la presión del aire sirve como una guía confiable mientras navegamos por los cielos. La colaboración entre el tubo de Pitot y el puerto estático forma la columna vertebral de lecturas precisas, encapsulando la esencia del vuelo en una combinación de impulso y cambios de presión calculados.

Entonces, si bien los cielos nos ofrecen una sensación de libertad y aventura, es el trabajo en equipo del tubo Pitot, la presión del aire y el sistema estático lo que garantiza que nuestras experiencias sigan siendo emocionantes y seguras durante nuestros viajes aéreos.

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