Mecânica dos fluidos/O tubo de Pitot

O tubo de Pitot

Pressão dinâmica e pressão de estagnação

A partir da equação de Bernoulli, podemos escrever

$\rho {\frac {v^{2}}{2}}\;+\;p\;+\;\rho gz\;=\;constante\Rightarrow \;\;\;\rho {\frac {v_{0}^{2}}{2}}\;+\;p_{0}\;+\;\rho gz_{0}\;=\;\rho {\frac {v^{2}}{2}}\;+\;p\;+\;\rho gz$

Fazendo z = z₀ e v₀ = 0,

$p_{0}\;=\;p\;+\;\rho {\frac {v^{2}}{2}}$

p₀ é a pressão nos pontos onde a velocidade do fluido é nula. Essa pressão é chamada de pressão de estagnação do fluxo. O termo $\rho {\frac {v^{2}}{2}}$ é chamado de pressão dinâmica do fluxo. A pressão termodinâmica (p) é também chamada de pressão estática nesse caso.

Para ilustração dos conceitos, suponhamos que uma pessoa coloca a palma da mão contra o vento, p, a pressão estática, equivale à pressão atmosférica; a pressão no centro da palma é a pressão de estagnação $\left(p\;+\;\rho {\frac {v^{2}}{2}}\right)$ nesse caso. A pressão sentida pela pessoa na palma da mão é a pressão dinâmica, pois nas costas da mão atua a pressão atmosférica em sentido contrário (- p).

Medição da velocidade do fluxo

A velocidade do fluxo pode ser obtida a partir das pressões

$v\;=\;{\sqrt {\frac {2(p_{0}\;-\;p)}{\rho }}}$

O tubo de Pitot é um dispositivo que mede ao mesmo tempo a pressão estática p e a pressão de estagnação p₀, de forma a permitir o cálculo da velocidade do fluxo. Ele combina duas sondas, como mostra o diagrama abaixo. A pressão de estagnação é medida no ponto 2 (na ilustração, por meio da elevação de uma coluna de água). A pressão estática é medida por meio de furos na superfície exterior do tubo (não mostrados no diagrama). Assume-se que a pressão estática p não varie ao longo do instrumento. Os pontos 1 e 2 devem ficar distantes o suficiente para que o tubo não perturbe demais o fluxo. É importante lembrar que as linhas de corrente precisam ser linhas retas para que não haja alterações em p ao longo do fluxo.

Por ser baseado na equação de Bernoulli, o tubo de Pitot só funciona com fluidos incompressíveis e com viscosidade nula. No entanto, a velocidades baixas (Mach < 0,3 ≈ 100 m/s ≈ 360 km/h), o ar rarefeito a elevadas altitudes pode ser aproximado por esse modelo. Assim, o tubo de Pitot é muito usado para medir a velocidade de aviões.

Nota: Atualmente em Pitometria para medição de vazão de águas no setor de saneamento utiliza-se ao invés de colunas de água, um dispositivo eletrônico com trandutores de pressão, chamado maleta de pitometria, cuja utilização tona mais dinâmica a leitura e conversão de fatores coletados com a pitometria.