Sistema Pitot-Estático: ¿Cómo funciona?
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.
Equipo de piloto destacado
¿Qué es el sistema pitot-estático?
El sistema Pitot-estático es un sistema de aeronaves basado en la presión que mide y compara la presión del aire de impacto y la presión estática. Estos datos se transmiten a los instrumentos de la cabina, proporcionando 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 está formado por 4 tipos de componentes interconectados:
tubo de Pitot
El tubo de Pitot es un dispositivo en forma de L que suele montarse en el borde de ataque del ala, donde queda expuesto al viento relativo. Cuenta con un sistema de calefacción eléctrica para evitar la formación de hielo. Este se controla mediante un interruptor en la cabina y se utiliza durante los vuelos IFR.
La función del tubo de Pitot es medir la presión dinámica del aire, o presión de aire de impacto: la presión del aire creada por el movimiento hacia adelante de la aeronave.
Puerto(s) de presión estática
El puerto de presión estática es una 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 de presión estática externos, uno montado en cada lado del fuselaje.
Dado que el puerto se encuentra en el exterior de la aeronave, existe la posibilidad de que se obstruya con hielo. Por ello, algunas aeronaves más nuevas también cuentan con un puerto estático alternativo ubicado en la cabina. Este puerto alternativo puede utilizarse si el puerto o los puertos principales están bloqueados.
La función del puerto de presión estática es medir la presión del aire ambiental inmóvil o estática alrededor de la aeronave.
Líneas de Pitot y líneas estáticas
La línea de Pitot, un componente importante de los sistemas Pitot-estático, es una línea de presión que conecta el tubo de Pitot con el instrumento indicador de velocidad aerodinámica. Las líneas estáticas conectan los puertos de presión estática con los tres instrumentos Pitot-estáticos.
Instrumentos de Pitot-estáticos
Los instrumentos de Pitot-estáticos traducen las condiciones que miden el tubo de Pitot y los puertos de presión estática. Tres instrumentos están conectados a este sistema:
- 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 de la aeronave a través del aire.
¿Cómo funciona el sistema pitot-estático?
Para comprender el funcionamiento del tubo de Pitot y del sistema Pitot-estático, analizaremos cada instrumento individualmente. Aclararemos qué muestra el instrumento y cómo el sistema Pitot-estático proporciona las mediciones que utiliza.
Altímetro
El altímetro, a veces llamado altímetro de presión o altímetro barométrico, utiliza los cambios en la presión del aire estático para determinar la altitud.
La caja hermética del instrumento altímetro está conectada a los puertos de presión estática mediante una línea estática. Dentro del instrumento se encuentra un barómetro aneroide sellado que se expande al disminuir la presión y se contrae al aumentarla.
Una presión más alta se traduce en una altitud más alta, y una presión más baja, en una altitud más baja. El altímetro debe calibrarse antes del despegue para que indique 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 de presión estática a velocidad vertical en pies por minuto. Para lograrlo, el instrumento VSI está construido con una carcasa sellada con una fuga dosificada en la parte posterior.
La presión estática entra al instrumento a través de un diafragma delgado y sellado conectado al puerto de presión estática. Si la aeronave cambia de altitud, se producirá una diferencia de presión entre el aire que entra por la línea estática y el aire que se escapa lentamente por la parte posterior de la caja.
El manómetro VSI mide esa diferencia de presión y la traduce a pies por minuto de ascenso o descenso. Durante el ascenso, el diafragma se contrae más rápido que la fuga calibrada, por lo que el indicador muestra una velocidad vertical positiva. A medida que la aeronave desciende, el diafragma se contrae más lentamente y se indica 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 marca cero.
Indicador de velocidad del aire
El indicador de velocidad del aire se conecta tanto al puerto de presión estática como al tubo de Pitot. Este indicador compara la diferencia entre la presión estática y la presión de Pitot para calcular la presión dinámica.
La presión dinámica se traduce entonces 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 de Pitot, y la carcasa hermética que rodea el diafragma ventila hacia el puerto estático.
A medida que la aeronave va más rápido, el diafragma experimenta una mayor presión, lo que proporciona la lectura correspondiente a la presión del tubo de Pitot. A velocidades más bajas, la presión del diafragma disminuye. Es importante revisar minuciosamente el tubo de 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 conocer. Para una visión general completa con diagramas del sistema, vea el video de ifrPilot-david sobre errores del sistema Pitot-estático.
Obstrucción de la ventilación estática
Como mencionamos, es posible que se bloquee un puerto estático (generalmente por hielo), y esta es una de las razones por las que los aviones pueden tener dos o incluso tres respiraderos. Si el respiradero estático está bloqueado, afectará las tres pantallas de instrumentos de Pitot y estático. La presión estática en el manómetro se mantendrá igual que antes del bloqueo del respiradero.
Efecto sobre el altímetro
Su altímetro continuará leyendo la altitud en la que se encontraba cuando ocurrió 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
Al cambiar de altitud, la información del indicador de velocidad aerodinámica también será incorrecta. Al descender, la velocidad aerodinámica comenzará a ser mayor de lo real. Si asciende, la velocidad aerodinámica registrada disminuirá.
Solución
Si su avión tiene una cabina sin presurizar 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 aerodinámica puede mostrar una velocidad mayor que la real. El indicador de velocidad vertical probablemente mostrará un ascenso inicial y luego volverá a una lectura correcta.
Obstrucción del tubo de Pitot
Al estar expuesto a la intemperie, el tubo de Pitot también puede obstruirse con hielo o incluso insectos. Dado que el tubo de Pitot está conectado únicamente al indicador de velocidad del aire, este es el único instrumento afectado.
Si se produce un bloqueo del tubo de Pitot en tierra, notará que el indicador de velocidad del aire continúa marcando cero incluso cuando comience a acelerar para el despegue.
Es probable que un bloqueo durante el vuelo no se note tan rápidamente, sin embargo, dado que el indicador de velocidad del aire mide la diferencia entre la presión estática y la presión de Pitot, una presión de Pitot atascada distorsionará la lectura de la presión dinámica.
Al ascender o descender, la presión estática cambiará, mientras que la presión del tubo de Pitot se mantendrá constante artificialmente. Por lo tanto, independientemente de la velocidad aerodinámica real, la velocidad aerodinámica indicada disminuirá al descender y aumentará al ascender.
Solución
Si tiene un calentador de tubo de Pitot y vuela IFR, úselo para evitar que el tubo de Pitot se congele. Realice una revisión exhaustiva del tubo de Pitot antes del vuelo para detectar cualquier obstrucción en tierra.
Errores inherentes del sistema
Se sabe que ciertas condiciones causan errores en el sistema de Pitot-estático. Por ejemplo, los errores de densidad pueden aparecer debido a variaciones en la presión atmosférica y la temperatura.
Los instrumentos están calibrados para el nivel del mar estándar, por lo que se sabe que las velocidades elevadas (por encima de 200 nudos) y las altitudes elevadas (más de 10 000 pies) causan errores de compresibilidad e indican velocidades elevadas incorrectamente.
Los errores de posición debidos a lecturas defectuosas de la presión estática y los errores de retraso debido a la cantidad de tiempo que tarda un instrumento en registrar un cambio de presión también son preocupaciones potenciales.
La moraleja de la historia sobre los errores inherentes del sistema es que hay que conocer el avión y estar al tanto de los errores conocidos antes de estar en el aire para no ser tomados por sorpresa.
Una comprensión sólida de cómo funciona el tubo de Pitot y el sistema Pitot-estático y qué puede salir mal le ayudará a mantenerse alejado de problemas y a volar con seguridad.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué instrumentos dependen del sistema Pitot-estático?
- Los tres instrumentos que dependen de este sistema son el altímetro, el indicador de velocidad vertical (VSI) y el indicador de velocidad aerodinámica (ASI). El ASI es el único que utiliza tanto el tubo de Pitot como los puertos estáticos; los demás dependen únicamente de estos últimos.
- ¿Qué sucede si el tubo de Pitot se congela pero el orificio de drenaje permanece abierto?
- Si la entrada de aire de entrada se congela pero el orificio de drenaje está limpio, la presión en la línea caerá a la presión ambiente (presión dinámica cero), lo que hará que el indicador de velocidad del aire marque cero.
- ¿Qué sucede si todo el tubo de Pitot (entrada y drenaje) se congela?
- Si todo el tubo está bloqueado, la presión queda atrapada en su interior. El anemómetro funcionará como un altímetro: mostrará un aumento de velocidad durante el ascenso y una disminución durante el descenso, independientemente de la velocidad aerodinámica real.
- ¿Puedo volar con un sistema Pitot-Estático roto?
- Si vuela VFR (Reglas de Vuelo Visual) durante el día, podría volar si los instrumentos no son requeridos por la lista de equipo de su aeronave o la norma FAR 91.205. Sin embargo, volar con instrumentos averiados es peligroso y no se recomienda. Para las Reglas de Vuelo Instrumental (IFR), estos instrumentos son obligatorios.
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 de volar y la importancia de contar con datos fiables. El tubo de Pitot es un compañero inseparable, que traduce la presión del aire en información crucial sobre la velocidad, la cual sustenta cada uno de nuestros movimientos.
Además, la presencia constante de la presión atmosférica sirve como guía fiable mientras surcamos el cielo. La colaboración entre el tubo de Pitot y el puerto estático constituye la base de lecturas precisas, encapsulando la esencia del vuelo en una combinación de impulso y cambios de presión calculados.
Así, mientras los cielos nos ofrecen una sensación de libertad y aventura, es el trabajo en equipo del tubo de 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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2 comentarios
In the caption just below the altimeter, it seems like the sentence “A higher pressure translates to a higher altitude and a lower pressure translates to a lower altitude.” Shouldn’t it be that a lower pressure translates to a higher altitude? The lower pressure allows the sealed aneroid barometer to expand, and thus read a higher altitude.
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