Tubo Pitot
Páginas: 8 (1913 palabras)
Publicado: 20 de julio de 2012
En su aplicación a la aeronavegación, su funcionamiento se basa en la medida de la velocidad del aire mediante un principio físico sorprendentemente simple, similar a monitorear la velocidad de un automóvil sacando la mano por la ventanilla del vehículo y experimentar la tensión muscular necesaria para mantenerla en la corriente de aire.
Fundamentos hidráulicos del tubo de Pitot
Líquido enreposo
Si en un conducto conteniendo agua a presión en reposo practicamos un par de agujeros A y B, con la abertura B conectada a un tubo curvado a 90º como indica la Figura 1a, notaremos la formación de sendas surgentes que alcanzan la misma altura (no importa la forma de las aberturas: Principio de Pascal), tanto más grande cuanto mayor es la presión del agua. Si insertamos sendos tubosverticales en las aberturas A y B como muestra la Figura 1b, el agua se acumula en dichos tubos hasta la altura que alcanzaban las surgentes, de tal manera que el peso de la columna por unidad de área de su base equilibra la presión del agua que puja por salir, y así actúa como un tapón que interrumpe dichas surgentes. De esta manera, la altura alcanzada por el agua sobre los tubos verticales provee unamedida de la presión estática del líquido respecto de la atmosférica (presión manométrica).
Liquido en movimiento
Si ahora el agua en el conducto se mueve de izquierda a derecha con una velocidad V como muestran las Figuras 2, el resultado de nuestro experimento es diferente: la altura de la surgente A ( hA ), que continúa indicando la presión estática, es superada por la altura de la surgente B( hB ). donde el impulso del agua en movimiento entrando en el tubo curvado contra la corriente agrega una contribución dinámica a la presión de salida del agua.
No es difícil probar que la altura adicional (hA − hB ) del agua en el tubo B por encima del A es la misma que la alcanzada por un cuerpo lanzado hacia arriba con la velocidad V del líquido, esto es:
, Ecuación (1)
donde g es laaceleración de la gravedad terrestre (g=9.8 m/seg2). Así, disponemos de un método muy simple para medir la velocidad de un líquido en un conducto a partir de la medida de la diferencia de alturas que alcanza el líquido en un par de tubos insertados en dicho conducto! Le voilà!, ésto es justamente lo que se le ocurrió a Monsieur Pitot en 1732.
HENRI PITOT
Fue un físico e ingeniero hidráulicofrancés. Fue militar y estudió matemáticas en forma autodidacta. En 1723 fue nombrado asistente del famoso físico Réaumur, y en 1724 ingresó a la Academia Real de Ciencias francesa. Inventó el tubo que lleva su nombre, que permite calcular la velocidad de un caudal, anunciándolo como instrumento de medida de la velocidad de un flujo, algo que demostró al medir la velocidad del Río Sena queatraviesa la ciudad de Paris. Instalando su instrumento en un velero con el que surcó dicho río, también demostró su utilidad para medir la velocidad de un navío.
Determinación de la velocidad
Para poder determinar la velocidad V de un líquido a partir de otras medidas más prácticas que la original de Pitot, esto es la altura alcanzada por el mismo líquido en los tubos recto y curvado de la Figura 2b,notemos que las presiones (fuerza por unidad de área) estática (Ps) y total (Pt) vienen dadas por el peso de la columna de líquido en la base de los respectivos tubos, dividido por el área transversal (a) de dichos tubos. Esto es:
,
donde ρ es la densidad del líquido (masa por unidad de volumen) y g la aceleración de la gravedad. Así, multiplicando ambos miembros de la Ecuación (1) por ,resulta:
,
de donde se puede despejar V :
. Ecuación (2)
De este modo, midiendo la diferencia de presión Pd = Pt − Ps por cualquier medio y conociendo la densidad ρ del líquido, la Ecuación (2) nos permite determinar la velocidad V del mismo.
El tubo original de Pitot presenta tres inconvenientes para su aplicación práctica:
1) Requiere de dos medidas, una la presión estática...
Fundamentos hidráulicos del tubo de Pitot
Líquido enreposo
Si en un conducto conteniendo agua a presión en reposo practicamos un par de agujeros A y B, con la abertura B conectada a un tubo curvado a 90º como indica la Figura 1a, notaremos la formación de sendas surgentes que alcanzan la misma altura (no importa la forma de las aberturas: Principio de Pascal), tanto más grande cuanto mayor es la presión del agua. Si insertamos sendos tubosverticales en las aberturas A y B como muestra la Figura 1b, el agua se acumula en dichos tubos hasta la altura que alcanzaban las surgentes, de tal manera que el peso de la columna por unidad de área de su base equilibra la presión del agua que puja por salir, y así actúa como un tapón que interrumpe dichas surgentes. De esta manera, la altura alcanzada por el agua sobre los tubos verticales provee unamedida de la presión estática del líquido respecto de la atmosférica (presión manométrica).
Liquido en movimiento
Si ahora el agua en el conducto se mueve de izquierda a derecha con una velocidad V como muestran las Figuras 2, el resultado de nuestro experimento es diferente: la altura de la surgente A ( hA ), que continúa indicando la presión estática, es superada por la altura de la surgente B( hB ). donde el impulso del agua en movimiento entrando en el tubo curvado contra la corriente agrega una contribución dinámica a la presión de salida del agua.
No es difícil probar que la altura adicional (hA − hB ) del agua en el tubo B por encima del A es la misma que la alcanzada por un cuerpo lanzado hacia arriba con la velocidad V del líquido, esto es:
, Ecuación (1)
donde g es laaceleración de la gravedad terrestre (g=9.8 m/seg2). Así, disponemos de un método muy simple para medir la velocidad de un líquido en un conducto a partir de la medida de la diferencia de alturas que alcanza el líquido en un par de tubos insertados en dicho conducto! Le voilà!, ésto es justamente lo que se le ocurrió a Monsieur Pitot en 1732.
HENRI PITOT
Fue un físico e ingeniero hidráulicofrancés. Fue militar y estudió matemáticas en forma autodidacta. En 1723 fue nombrado asistente del famoso físico Réaumur, y en 1724 ingresó a la Academia Real de Ciencias francesa. Inventó el tubo que lleva su nombre, que permite calcular la velocidad de un caudal, anunciándolo como instrumento de medida de la velocidad de un flujo, algo que demostró al medir la velocidad del Río Sena queatraviesa la ciudad de Paris. Instalando su instrumento en un velero con el que surcó dicho río, también demostró su utilidad para medir la velocidad de un navío.
Determinación de la velocidad
Para poder determinar la velocidad V de un líquido a partir de otras medidas más prácticas que la original de Pitot, esto es la altura alcanzada por el mismo líquido en los tubos recto y curvado de la Figura 2b,notemos que las presiones (fuerza por unidad de área) estática (Ps) y total (Pt) vienen dadas por el peso de la columna de líquido en la base de los respectivos tubos, dividido por el área transversal (a) de dichos tubos. Esto es:
,
donde ρ es la densidad del líquido (masa por unidad de volumen) y g la aceleración de la gravedad. Así, multiplicando ambos miembros de la Ecuación (1) por ,resulta:
,
de donde se puede despejar V :
. Ecuación (2)
De este modo, midiendo la diferencia de presión Pd = Pt − Ps por cualquier medio y conociendo la densidad ρ del líquido, la Ecuación (2) nos permite determinar la velocidad V del mismo.
El tubo original de Pitot presenta tres inconvenientes para su aplicación práctica:
1) Requiere de dos medidas, una la presión estática...
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