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.
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¿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 impacto y la presión estática. Esos datos se transmiten luego a los instrumentos de la aeronave en 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 compuesto por 4 tipos de componentes interconectados:
Tubo pitot
El tubo pitot es un dispositivo en forma de L típicamente montado en el borde de ataque del ala donde está expuesto al viento relativo. El tubo pitot tiene un sistema de calefacción eléctrica para evitar la formación de hielo. Esto se controla mediante un interruptor en la cabina y se utiliza durante los vuelos IFR.
La función del tubo pitot es medir la presión dinámica del aire, o presión del 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 abertura de entrada de aire montada a ras en el lateral del fuselaje. Está situado en una zona con un flujo de aire relativamente no perturbado.
Para lecturas más precisas, algunas aeronaves tienen dos puertos de presión estática externos, uno montado en cada lado del fuselaje.
Dado que el puerto está en el exterior de la aeronave, existe la posibilidad de que se obstruya con hielo. Debido a esto, algunas aeronaves más nuevas también tienen un puerto estático alternativo ubicado en la cabina. Esta alternativa se puede usar si el puerto o los puertos principales están bloqueados.
La función del puerto de presión estática es medir la presión del aire ambiente no móvil, o estática, alrededor de la aeronave.
Líneas pitot y líneas estáticas
Una parte importante de los sistemas pitot-estáticos, la línea pitot es una línea de presión que conecta el tubo pitot al instrumento indicador de velocidad aerodinámica. Las líneas estáticas conectan los puertos de presión estática a los tres instrumentos pitot-estáticos.
Instrumentos pitot-estáticos
Los instrumentos pitot-estáticos traducen las condiciones que están midiendo el tubo pitot y el/los puerto(s) 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 aerodinámica: mide la velocidad de la aeronave a través del aire
¿Cómo funciona el sistema pitot-estático?
Para entender cómo funcionan el tubo pitot y el sistema pitot-estático, hablaremos del sistema un instrumento a la vez. Aclararemos lo que 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 estática del aire para determinar la altitud.
La caja hermética del instrumento altímetro está conectada al(los) puerto(s) de presión estática a través de una línea estática. Dentro del instrumento hay un barómetro aneroide sellado que se expande a medida que disminuye la presión y se contrae a medida que aumenta la presión.
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 al(los) puerto(s) 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 entra en el instrumento a través de un diafragma delgado sellado que está conectado al puerto de presión estática. Si la aeronave está cambiando de altitud, habrá un diferencial 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 indicador VSI mide ese diferencial de presión y lo traduce en pies por minuto de ascenso o descenso. En el ascenso, el diafragma se contraerá más rápido que la fuga calibrada, por lo que el indicador mostrará una velocidad vertical positiva. A medida que la aeronave 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 de entrada y salida dentro del instrumento se estabilizan y el indicador marca cero.
Indicador de velocidad aerodinámica
El indicador de velocidad aerodinámica está conectado tanto al puerto de presión estática como al tubo pitot. Este indicador compara la diferencia entre la presión estática y la presión pitot para calcular la presión dinámica.
La presión dinámica se traduce entonces en velocidad aerodinámica. Una mayor presión dinámica significa una mayor velocidad aerodinámica y una menor presión dinámica significa una menor velocidad aerodinámica. Para comparar estas lecturas, un diafragma de presión está conectado al tubo pitot, y la caja hermética alrededor del diafragma se ventila al puerto estático.
A medida que la aeronave va más rápido, el diafragma experimenta un aumento de presión, lo que proporciona la parte de la lectura de la presión pitot. Las velocidades más lentas resultan en una disminución de la presión del diafragma. Es importante revisar el tubo pitot a fondo y asegurarse de que no esté bloqueado u obstruido.
Problemas y errores comunes con el sistema pitot-estático
El sistema pitot-estático no está exento de sus debilidades inherentes, y existen algunos problemas comunes y errores conocidos de los que los pilotos deben ser conscientes. Para una visión general visual completa con diagramas del sistema, vea el video de ifrPilot-david sobre errores del sistema pitot-estático.
Obstrucción de la toma estática
Como mencionamos, es posible que se obstruya un puerto estático (la mayoría de las veces por hielo), y esta es una de las razones por las que las aeronaves pueden tener dos o incluso tres tomas. Si su toma estática está obstruida, afectará a las tres pantallas de sus instrumentos pitot-estáticos. La presión estática en el indicador permanecerá como estaba antes de que la toma se obstruyera.
Efecto en el altímetro
Su altímetro seguirá indicando la altitud en la que se encontraba cuando se produjo la obstrucción, independientemente de su altitud real.
Efecto en el indicador de velocidad vertical
Su VSI se quedará atascado en cero y no podrá registrar cambios en la velocidad vertical.
Efecto en el indicador de velocidad aerodinámica
Cuando cambie de altitud, la indicación de su indicador de velocidad aerodinámica también será incorrecta. Al descender, la velocidad aerodinámica comenzará a marcar más de lo que realmente es. Si asciende, su velocidad aerodinámica registrada disminuirá.
Solución
Si su aeronave tiene una cabina no presurizada y una toma estática alternativa ubicada dentro de la cabina, puede cambiar a esa toma.
Si hace esto, tenga en cuenta que el altímetro puede indicar una altitud más alta 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 pitot
Dado que está abierto a los elementos, el tubo pitot también puede obstruirse con hielo o incluso insectos. Como el tubo pitot está conectado solo al indicador de velocidad aerodinámica, este es el único instrumento que se verá afectado.
Si se produce una obstrucción del tubo pitot en tierra, notará que su indicador de velocidad aerodinámica sigue marcando cero incluso cuando comienza a acelerar para el despegue.
Una obstrucción en vuelo probablemente no se notará tan rápidamente; sin embargo, dado que el indicador de velocidad aerodinámica mide la diferencia entre la presión estática y la presión pitot, una presión pitot atascada sesgará la lectura de la presión dinámica.
Cuando asciende o desciende, la presión estática cambiará mientras que la presión pitot permanecerá artificialmente constante. Por lo tanto, independientemente de la velocidad aerodinámica real, la velocidad aerodinámica indicada disminuirá a medida que desciende y aumentará a medida que asciende.
Solución
Si tiene un calentador pitot y vuela IFR, use el calentador para evitar que el tubo pitot se congele. Realice una revisión previa al vuelo exhaustiva del tubo pitot para detectar cualquier obstrucción en tierra.
Errores inherentes del sistema
Se sabe que ciertas condiciones causan errores en el sistema pitot-estático. Por ejemplo, pueden aparecer errores de densidad debido a variaciones en la presión atmosférica y la temperatura.
Los instrumentos están calibrados para el nivel del mar estándar, por lo que las altas velocidades aerodinámicas (superiores a 200 nudos) y las grandes altitudes (más de 10.000 pies) son conocidas por causar errores de compresibilidad e indicar velocidades aerodinámicas incorrectamente altas.
Los errores de posición debido a lecturas de presión estática defectuosas y los errores de retardo 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 para los errores inherentes del sistema es aprender su aeronave y ser consciente de los errores conocidos antes de estar en el aire para no ser tomado por sorpresa.
Una sólida comprensión de cómo funcionan el tubo pitot y el sistema pitot-estático y qué puede salir mal le ayudará a mantenerse fuera 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 pitot como los puertos estáticos; los otros dependen únicamente de los puertos estáticos.
- ¿Qué sucede si el tubo pitot se congela pero el orificio de drenaje permanece abierto?
- Si la entrada de aire de impacto se congela pero el orificio de drenaje está despejado, la presión en la línea caerá a la presión ambiente (cero presión dinámica), lo que hará que el indicador de velocidad aerodinámica marque cero.
- ¿Qué sucede si todo el tubo pitot (entrada y drenaje) se congela?
- Si todo el tubo está bloqueado, la presión queda atrapada en su interior. El indicador de velocidad aerodinámica actuará como un altímetro: mostrará un aumento de velocidad durante un ascenso y una disminución de velocidad durante un descenso, independientemente de la velocidad aerodinámica real.
- ¿Puedo volar con un sistema pitot-estático averiado?
- Si vuela VFR (Reglas de Vuelo Visual) durante el día, es posible que pueda volar si los instrumentos no son requeridos por la lista de equipos de su aeronave o por FAR 91.205. Sin embargo, volar con instrumentos averiados es peligroso y no se recomienda. Para IFR (Reglas de Vuelo por Instrumentos), estos instrumentos son obligatorios.
Conclusión
En el mundo de la aviación, la seguridad y la emoción van de la mano, y el tubo Pitot encarna este equilibrio a la perfección.
Los pilotos entienden la euforia del vuelo y la importancia de los datos fiables. El tubo Pitot es un fiel compañero 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 guía fiable mientras navegamos por los cielos. La colaboración entre el tubo Pitot y el puerto estático forma la columna vertebral de las lecturas precisas, encapsulando la esencia del vuelo en una mezcla 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 Pitot, la presión del aire y el sistema estático lo que garantiza que nuestras experiencias sigan siendo emocionantes y seguras a lo largo de 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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