Sistema Pitot-Estático: Como funciona?

Qual é o sistema pitot-estático?

O sistema pitot-estático é um sistema de aeronave baseado em pressão que mede e compara a pressão do ar comprimido e a pressão estática. Esses dados são então transmitidos aos instrumentos da aeronave na cabine, fornecendo ao piloto informações sobre altitude, velocidade no ar e velocidade vertical da aeronave.

Quais componentes constituem o sistema pitot-estático?

O sistema pitot-estático é composto por 4 tipos de componentes interligados:

Tubo de Pitot

O tubo pitot é um dispositivo em forma de L normalmente montado no bordo de ataque da asa, onde fica exposto ao vento relativo. O tubo pitot possui sistema de aquecimento elétrico para evitar formação de gelo. Isto é controlado por um interruptor na cabine e é usado durante voos IFR.

A função do tubo pitot é medir a pressão dinâmica do ar, ou pressão do ar ram – a pressão do ar criada pelo movimento de avanço da aeronave.

Porta(s) de pressão estática

A porta de pressão estática é uma abertura de entrada de ar embutida na lateral da fuselagem. Ele está situado em uma área com fluxo de ar relativamente tranquilo.

Para leituras mais precisas, algumas aeronaves possuem duas portas externas de pressão estática – uma montada em cada lado da fuselagem.

Como a porta fica do lado de fora da aeronave, existe a possibilidade de ela ficar entupida com gelo. Por causa disso, algumas aeronaves mais novas também possuem uma porta estática alternativa localizada na cabine. Esta alternativa pode ser usada se a porta ou portas primárias estiverem bloqueadas.

A função da porta de pressão estática é medir a pressão do ar ambiente imóvel ou estática ao redor da aeronave.

Linhas Pitot e Linhas Estáticas

Uma parte importante dos sistemas estáticos pitot é a linha pitot, uma linha de pressão que conecta o tubo pitot ao instrumento indicador de velocidade do ar. As linhas estáticas conectam as portas de pressão estática a todos os três instrumentos pitot-estáticos.

Instrumentos Pitot-estáticos

Os instrumentos pitot-estáticos traduzem as condições que o tubo pitot e a(s) porta(s) de pressão estática estão medindo. Três instrumentos estão conectados a este sistema:

• Altímetro: mede altitude
• Indicador de velocidade vertical: mede a velocidade com que uma aeronave sobe ou desce (em pés por minuto)
• Indicador de velocidade do ar: mede a velocidade da aeronave no ar

Como funciona o sistema pitot-estático?

Para entender como funcionam o tubo pitot e o sistema pitot-estático, falaremos sobre o sistema, um instrumento de cada vez. Esclareceremos o que o instrumento exibe e como o sistema pitot-estático fornece as medições usadas para o instrumento.

Altímetro

O altímetro, às vezes chamado de altímetro de pressão ou altímetro barométrico, usa mudanças na pressão estática do ar para determinar a altitude.

A caixa hermética do instrumento altímetro é conectada à(s) porta(s) de pressão estática através de uma linha estática. Dentro do instrumento há um barômetro aneróide selado que se expande à medida que a pressão diminui e se contrai à medida que a pressão aumenta.

Uma pressão mais alta se traduz em uma altitude mais alta e uma pressão mais baixa se traduz em uma altitude mais baixa. O altímetro deve ser calibrado antes da decolagem para que relate a pressão estática em termos de altitude acima do nível do mar.

Indicador de velocidade vertical

O indicador de velocidade vertical (VSI) – também conhecido como variômetro ou indicador de velocidade vertical (VVI) – também é conectado à(s) porta(s) de pressão estática por meio de uma linha estática.

O objetivo do indicador de velocidade vertical é traduzir as mudanças na pressão estática em velocidade vertical em pés por minuto. Para conseguir isso, o instrumento VSI é construído em uma caixa selada com um vazamento medido na parte traseira da caixa.

A pressão estática entra no instrumento através de um diafragma fino e selado que está conectado à porta de pressão estática. Se a aeronave estiver mudando de altitude, haverá um diferencial de pressão entre o ar que entra pela linha estática e o ar que vaza lentamente pela parte traseira da caixa.

O medidor VSI mede esse diferencial de pressão e o traduz em pés por minuto de subida ou descida. Na subida, o diafragma se contrairá mais rápido que o vazamento calibrado, então o indicador exibirá uma velocidade vertical positiva. À medida que a aeronave desce, o diafragma se contrairá mais lentamente e uma velocidade vertical negativa será indicada.

Assim que a aeronave nivelar e permanecer na mesma altitude, as pressões de entrada e saída dentro do instrumento se estabilizarão e o indicador indicará zero.

Indicador de velocidade do ar

O indicador de velocidade do ar está conectado à porta de pressão estática e ao tubo Pitot. Este indicador compara a diferença entre a pressão estática e a pressão pitot para calcular a pressão dinâmica.

A pressão dinâmica é então traduzida em velocidade do ar. Uma pressão dinâmica maior significa uma velocidade no ar mais alta e uma pressão dinâmica mais baixa significa uma velocidade no ar mais baixa. Para comparar essas leituras, um diafragma de pressão é conectado ao tubo pitot e a caixa hermética ao redor do diafragma é aberta para a porta estática.

À medida que a aeronave se move mais rápido, o diafragma sofre um aumento de pressão, fornecendo a porção de pressão pitot da leitura. Velocidades mais lentas resultam em diminuição da pressão do diafragma. É importante verificar cuidadosamente o tubo pitot e garantir que não esteja bloqueado ou obstruído.

Problemas e erros comuns com o sistema pitot-estático

O sistema pitot-estático tem suas fraquezas inerentes e existem alguns problemas comuns e erros conhecidos dos quais os pilotos devem estar cientes. Para uma visão geral completa com diagramas de sistema, assista ao vídeo do ifrPilot-david sobre erros de sistema Pitot-Static.

Bloqueio de ventilação estática

Como mencionamos, é possível desenvolver uma porta estática bloqueada (na maioria das vezes por gelo), e esta é uma das razões pelas quais as aeronaves podem ter duas ou até três aberturas de ventilação. Se a ventilação estática estiver bloqueada, isso afetará todos os três visores do instrumento pitot-estático. A pressão estática no manômetro permanecerá como estava antes da ventilação ficar bloqueada.

(fonte: Manual de Conhecimento Aeronáutico do Piloto da FAA )

Efeito no altímetro

O seu altímetro continuará a ler a altitude em que você estava quando ocorreu o bloqueio, independentemente da sua altitude real.

Efeito no indicador de velocidade vertical

Seu VSI ficará preso em zero e não será capaz de registrar alterações na velocidade vertical.

Efeito no indicador de velocidade do ar

Quando você altera as altitudes, a exibição do indicador de velocidade no ar também ficará incorreta. À medida que você desce, a velocidade no ar começará a ser mais alta do que realmente é. Se você subir, sua velocidade registrada diminuirá.

Solução

Se sua aeronave tiver uma cabine não pressurizada e uma ventilação estática alternativa localizada dentro da cabine, você poderá mudar para essa ventilação.

Se você fizer isso, esteja ciente de que o altímetro pode indicar uma altitude mais elevada e o indicador de velocidade no ar pode mostrar uma velocidade maior que a real. O indicador de velocidade vertical provavelmente mostrará uma subida inicial e depois retornará à leitura correta.

(fonte: Manual de Conhecimento Aeronáutico do Piloto da FAA )

Bloqueio do tubo de Pitot

Por estar aberto aos elementos, o tubo pitot também pode ficar bloqueado por gelo ou até mesmo por insetos. Como o tubo pitot está conectado apenas ao indicador de velocidade do ar, este é o único instrumento que será afetado.

Se ocorrer um tubo pitot bloqueado no solo, você notará que o indicador de velocidade do ar continua a indicar zero mesmo quando você começa a acelerar para a decolagem.

Um bloqueio durante o vôo provavelmente não será notado tão rapidamente, no entanto, como o indicador de velocidade do ar mede a diferença entre a pressão estática e a pressão pitot, uma pressão pitot presa distorcerá sua leitura de pressão dinâmica.

Quando você sobe ou desce, a pressão estática mudará enquanto a pressão pitot permanecerá artificialmente constante. Portanto, independentemente da velocidade real, a velocidade indicada diminuirá à medida que você desce e aumentará à medida que sobe.

Solução

Se você tiver um aquecedor pitot e estiver voando IFR, use o aquecedor para evitar que o tubo pitot congele. Realize uma verificação completa antes do voo do tubo pitot para detectar um bloqueio no solo.

Erros inerentes do sistema

Sabe-se que certas condições causam erros no sistema pitot-estático. Por exemplo, erros de densidade podem aparecer devido a variações na pressão atmosférica e na temperatura.

Os instrumentos são calibrados para o nível padrão do mar, portanto, sabe-se que altas velocidades no ar (acima de 200kn) e grandes altitudes (acima de 10.000 pés) causam erros de compressibilidade e indicam velocidades no ar incorretamente altas.

Erros de posição devido a leituras de pressão estática incorretas e erros de atraso devido ao tempo que um instrumento leva para registrar uma mudança de pressão também são preocupações potenciais.

A moral da história para erros inerentes ao sistema é conhecer sua aeronave e estar ciente dos erros conhecidos antes de estar no ar, para não ser pego de surpresa.

Uma compreensão sólida de como o tubo pitot e o sistema pitot-estático funcionam e o que pode dar errado ajudará a mantê-lo longe de problemas e a voar com segurança.

Remover

No mundo da aviação, segurança e emoção andam de mãos dadas, e o tubo Pitot incorpora perfeitamente esse equilíbrio.

Os pilotos compreendem a alegria do voo e a importância de dados confiáveis. O tubo Pitot é um companheiro robusto, traduzindo a pressão do ar em informações cruciais de velocidade que fundamentam cada movimento nosso.

Paralelamente, a presença imutável da pressão atmosférica serve como um guia confiável à medida que navegamos pelos céus. A colaboração entre o tubo Pitot e a porta estática forma a espinha dorsal de leituras precisas, encapsulando a essência do vôo em uma mistura de impulso e mudanças de pressão calculadas.

Assim, embora os céus nos ofereçam uma sensação de liberdade e aventura, é o trabalho em equipe do tubo Pitot, da pressão do ar e do sistema estático que garante que nossas experiências permaneçam emocionantes e seguras durante nossas viagens aéreas.

Quer aprender sobre a velocidade no ar e o indicador de velocidade no ar?

Confira nossos artigos relacionados à velocidade do ar!

• Como funciona: Indicador de velocidade no ar (guia extenso)
• Os 4 tipos de velocidade no ar: como cada um funciona (guia completo)

Leia mais sobre indicadores de velocidade no ar e outros tópicos de treinamento de voo em nosso Flight Material de Treinamento: Coleção Piloto Privado .

Saiba mais sobre sistemas de aeronaves no Manual do Piloto Privado Jeppesen .