Sistema Pitot-Estático: Como funciona?

O que é o sistema pitot-estático?

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

Quais são os componentes que compõem o sistema pitot-estático?

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

Tubo de Pitot

O tubo de Pitot é um dispositivo em forma de L, normalmente montado na borda de ataque da asa, onde fica exposto ao vento relativo. O tubo de Pitot possui um sistema de aquecimento elétrico para evitar a formação de gelo. Este sistema é controlado por um interruptor no cockpit e é utilizado durante voos IFR.

A função do tubo de Pitot é medir a pressão dinâmica do ar, ou pressão de impacto – 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. Ela está localizada em uma área com fluxo de ar relativamente estável.

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

Como a porta fica na parte externa da aeronave, existe a possibilidade de ela ficar obstruída por gelo. Por isso, algumas aeronaves mais modernas também possuem uma porta estática alternativa localizada na cabine. Essa alternativa pode ser usada caso a(s) porta(s) principal(is) esteja(m) bloqueada(s).

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

Linhas de Pitot e Linhas Estáticas

Parte importante do sistema pitot-estático, a linha de Pitot é uma linha de pressão que conecta o tubo de Pitot ao indicador de velocidade. As linhas estáticas conectam as portas de pressão estática aos três instrumentos do sistema pitot-estático.

instrumentos de Pitot-estático

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

• Altímetro: mede a altitude
• Indicador de velocidade vertical: mede a velocidade com que uma aeronave está subindo ou descendo (em pés por minuto).
• Indicador de velocidade no ar: mede a velocidade da aeronave em relação ao ar.

Como funciona o sistema pitot-estático?

Para entender como o tubo de Pitot e o sistema Pitot-Estático funcionam, vamos analisar o sistema instrumento por instrumento. Explicaremos o que o instrumento exibe e como o sistema Pitot-Estático fornece as medições utilizadas pelo instrumento.

Altímetro

O altímetro, também chamado de altímetro de pressão ou altímetro barométrico, utiliza as variações da pressão atmosférica estática para determinar a altitude.

A caixa hermética do altímetro é conectada à(s) porta(s) de pressão estática por meio de uma linha estática. Dentro do instrumento, encontra-se um barômetro aneróide selado que se expande quando a pressão diminui e se contrai quando a pressão aumenta.

Uma pressão mais alta corresponde a uma altitude maior e uma pressão mais baixa corresponde a uma altitude menor. O altímetro deve ser calibrado antes da decolagem para que indique a pressão estática em função da 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 converter as variações de pressão estática em velocidade vertical em pés por minuto. Para isso, o instrumento VSI é construído com uma caixa selada e um sensor de vazamento na parte traseira.

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

O indicador VSI mede essa diferença de pressão e a converte em pés por minuto de subida ou descida. Na subida, o diafragma se contrai mais rapidamente do que o vazamento calibrado, portanto o indicador exibirá uma velocidade vertical positiva. À medida que a aeronave desce, o diafragma se contrai mais lentamente e uma velocidade vertical negativa será indicada.

Assim que a aeronave se estabiliza e permanece na mesma altitude, as pressões de entrada e saída dentro do instrumento se estabilizam e o indicador marca zero.

Indicador de velocidade do ar

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

A pressão dinâmica é então convertida em velocidade do ar. Uma pressão dinâmica maior significa uma velocidade do ar maior, e uma pressão dinâmica menor significa uma velocidade do ar menor. Para comparar essas leituras, um diafragma de pressão é conectado ao tubo de Pitot, e a caixa hermética ao redor do diafragma é ventilada para a porta estática.

À medida que a aeronave acelera, a pressão exercida sobre o diafragma aumenta, fornecendo a leitura da pressão do tubo de Pitot. Velocidades mais baixas resultam em uma diminuição da pressão no diafragma. É importante verificar cuidadosamente o tubo de Pitot e garantir que ele não esteja bloqueado ou obstruído.

Problemas e erros comuns no sistema pitot-estático

O sistema pitot-estático não está isento de fragilidades inerentes, e existem alguns problemas comuns e erros conhecidos que os pilotos devem ter em mente. Para uma visão geral completa com diagramas do sistema, assista ao vídeo de ifrPilot-david sobre Erros do Sistema Pitot-Estático.

Bloqueio estático da ventilação

Como já mencionamos, é possível que uma porta de ventilação estática fique obstruída (geralmente por gelo), e essa é uma das razões pelas quais as aeronaves podem ter duas ou até três saídas de ventilação. Se a sua saída de ventilação estática estiver obstruída, isso afetará todos os três indicadores do seu sistema pitot-estático. A pressão estática no manômetro permanecerá como estava antes da obstrução da saída.

Efeito no altímetro

Seu altímetro continuará indicando a altitude em que você estava quando o bloqueio ocorreu, independentemente da sua altitude real.

Efeito no indicador de velocidade vertical

Seu VSI ficará travado em zero e não conseguirá registrar mudanças na velocidade vertical.

Efeito no indicador de velocidade do ar

Ao mudar de altitude, a leitura do seu indicador de velocidade também ficará incorreta. À medida que você desce, a velocidade indicada começará a ser maior do que a real. Se você subir, a velocidade registrada diminuirá.

Solução

Se a sua aeronave tiver uma cabine não pressurizada e uma saída de ar estática alternativa localizada dentro da cabine, você pode alternar para essa saída de ar.

Se fizer isso, esteja ciente de que o altímetro pode indicar uma altitude maior e o indicador de velocidade pode mostrar uma velocidade superior à real. O indicador de velocidade vertical provavelmente mostrará uma subida inicial e, em seguida, retornará à leitura correta.

Obstrução do tubo de Pitot

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

Se ocorrer um bloqueio no tubo de Pitot em solo, você notará que o indicador de velocidade continuará marcando zero mesmo quando começar a acelerar para a decolagem.

Uma obstrução em voo provavelmente não será percebida tão rapidamente, porém, como o indicador de velocidade do ar mede a diferença entre a pressão estática e a pressão do tubo de Pitot, uma obstrução no tubo de Pitot distorcerá a leitura da pressão dinâmica.

Ao subir ou descer, a pressão estática se altera, enquanto a pressão de Pitot permanece artificialmente constante. Portanto, independentemente da velocidade real, a velocidade indicada diminui na descida e aumenta na subida.

Solução

Se você tiver um aquecedor de tubo de Pitot e estiver voando em condições IFR, use-o para evitar o congelamento do tubo de Pitot. Realize uma verificação completa do tubo de Pitot antes do voo para detectar qualquer obstrução no solo.

Erros inerentes do sistema

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

Os instrumentos são calibrados para o nível do mar padrão, portanto, sabe-se que altas velocidades do ar (acima de 200 nós) e altas altitudes (acima de 10.000 pés) causam erros de compressibilidade e indicam velocidades do ar incorretamente altas.

Erros de posicionamento 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 sobre erros inerentes do sistema é aprender sobre sua aeronave e estar ciente dos erros conhecidos antes de decolar, para não ser pego de surpresa.

Um bom entendimento de como o tubo de Pitot e o sistema Pitot-estático funcionam, e do que pode dar errado, ajudará você a evitar problemas e a voar com segurança.

Perguntas frequentes

Quais instrumentos dependem do sistema pitot-estático?

Os três instrumentos que dependem desse sistema são o altímetro, o indicador de velocidade vertical (VSI) e o indicador de velocidade aerodinâmica (ASI). O ASI é o único que utiliza tanto o tubo de Pitot quanto as portas estáticas; os outros dependem exclusivamente das portas estáticas.

O que acontece se o tubo de Pitot congelar, mas o orifício de drenagem permanecer aberto?

Se a entrada de ar dinâmico congelar, mas o orifício de drenagem estiver desobstruído, a pressão na linha cairá para a pressão ambiente (pressão dinâmica zero), fazendo com que o indicador de velocidade do ar marque zero.

O que acontece se todo o tubo de Pitot (entrada e dreno) congelar?

Se o tubo estiver completamente bloqueado, a pressão ficará retida em seu interior. O indicador de velocidade funcionará como um altímetro: mostrará um aumento de velocidade durante a subida e uma diminuição de velocidade durante a descida, independentemente da velocidade real.

Posso voar com um sistema pitot-estático avariado?

Se você estiver voando em VFR (Regras de Voo Visual) durante o dia, poderá voar mesmo que os instrumentos não sejam exigidos pela lista de equipamentos da sua aeronave ou pela FAR 91.205. No entanto, voar com instrumentos inoperantes é perigoso e não recomendado. Para IFR (Regras de Voo por Instrumentos), esses instrumentos são obrigatórios.

Remover

No mundo da aviação, segurança e emoção andam de mãos dadas, e o tubo de Pitot personifica esse equilíbrio na perfeição.

Os pilotos compreendem a emoção do voo e a importância de dados confiáveis. O tubo de Pitot é um companheiro fiel, traduzindo a pressão atmosférica em informações cruciais de velocidade que norteiam cada movimento nosso.

Além disso, a presença constante da pressão atmosférica serve como um guia confiável enquanto navegamos pelos céus. A colaboração entre o tubo de Pitot e a porta estática forma a base para leituras precisas, encapsulando a essência do voo em uma combinação de momento e variações de pressão calculadas.

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

Quer aprender sobre velocidade do ar e o indicador de velocidade do ar?

Confira nossos artigos relacionados à velocidade do ar!

• Como funciona: Indicador de velocidade do ar (Guia completo)
• Os 4 tipos de velocidade do ar: como cada um funciona (Guia completo)

Leia mais sobre indicadores de velocidade no ar e outros tópicos de treinamento de voo em nossa coleção de Material de Treinamento de Voo: Piloto Privado .

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