El tubo de Pitot es un instrumento o dispositivo que sirve para calcular o medir la presión total de los fluidos y permite cuantificar la velocidad del fluido. El tubo de Pitot fue inventado por Henri Pitot, en el siglo XVII para estimar la velocidad del río Sena. Luego este aparato fue mejorado por el ingeniero hidráulico Henry Darcy, de Francia.
El tubo de Pitot es un artefacto de mucha importancia en la ingeniería, además, se le considera un medidor de caudal volumétrico, de bajo costo y fácil de manipular, ya que se utilizan variables simples y fáciles de calcular. En este post conoceremos más acerca del tubo de Pitot, su funcionamiento, sus aplicaciones y su fórmula.
Qué es el tubo de Pitot
Es un artefacto que se usa para calcular la velocidad del flujo, por medio del cálculo de la presión total o presión de estancamiento en el volumen del caudal, para determinar la velocidad del fluido que se encuentra en dicho caudal.
El tubo Pitot como también se le conoce, es fácil de manejar, ya que se utilizan variables que son fáciles de calcular, como las propiedades, características y presión del fluido, a una temperatura dada.
Cuando se logra la medición de la presión del fluido en un lugar determinado de un caudal, en ese instante el tubo de Pitot, posibilita la medición de la velocidad del fluido, y considerando la relación que existe entre el área que atraviesa el fluido y su velocidad se logra el cálculo del caudal volumétrico.
Tipos de tubos de Pitot
Existen diferentes tubos de Pitot, los cuales se clasifican dependiendo del cálculo a realizar:
- Anemómetro
Tubo de Pitot que se utiliza para medir la velocidad del viento.
- Velocímetro
Instrumento para medir la velocidad.
- Manómetro
Aparato para medir la presión de los fluidos en espacios cerrados.
Sumado a esto, existen dos modelos muy utilizados en diferentes áreas, entre los cuales encontramos los siguientes:
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Pitot tipo L
Es el que está constituido por dos tubos concéntricos unidos a un manómetro diferencial. Con este se calcula la presión dinámica del fluido.
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Pitot tipo S
Está constituido con una sola entrada para el fluido. Aparato que calcula la medición de la presión estática, dinámica y total del fluido.
Características del tubo de Pitot
El tubo Pitot presenta una serie de características, entre estas tenemos las siguientes:
- Son aparatos de medición sencillos, de bajo precio y se encuentran disponibles en el mercado en diferentes tamaños.
- Se les considera uno de los aparatos de medición más precisos para calcular la velocidad de un fluido dentro de un conducto o tubería.
- Son de fácil instalación y manejo.
- Por lo general son circular y de forma en L, con una abertura en la parte delantera y de diámetro pequeño.
- Dependiendo del modelo los hay de diferente tamaño
Fórmula del tubo de Pitot
La ecuación de Bernoulli se refiere a que la presión total es la velocidad al cuadrado, de la manera como circula el flujo por la tubería, esto quiere decir que las presiones son directamente proporcionales a la velocidad del flujo.
Con el tubo de Pitot se miden dos presiones al mismo tiempo, la presión total o la presión de impacto (Pt) y la presión estática (Ps). El instrumento para medir la presión total es un tubo con el extremo doblado en ángulo recto hacia la dirección del flujo y el extremo que mide la presión estática es cerrado, pero posee una abertura en un lado.
Los tubos que se utilizan se pueden colocar juntos o por separados. Haciendo uso de la ecuación de Bernoulli se puede calcular la velocidad del fluido de la siguiente manera:
Donde:
Pt: Presión total
Ps: Presión estática
p: Densidad del fluido
V: Velocidad del fluido
De esta ecuación despejamos la velocidad para realizar el cálculo de la velocidad del fluido
Cómo funciona el tubo de Pitot
Por lo general el tubo de Pitot que se utiliza tiene forma de L y este se encuentra en diferentes tamaños dependiendo de la funcionalidad. Está formado por dos tubos uno que mide la presión total o presión de estancamiento y el otro que mide la presión estática.
La presión estática es la presión para que funcione la tubería, la cual se adquiere en el centro de esta y en un ángulo recto con respecto a la dirección del fluido y se mide en un punto y la presión total (suma de la presión dinámica y la presión estática), esta se determina cuando la corriente del flujo choca en el tubo Pitot, la cual se mide en el extremo ocluido.
Para que el tubo Pitot funcione correctamente se debe introducir por un agujero realizado en la tubería hasta el centro de la misma, que es donde hay menos turbulencia y de esta manera estará en contacto con el líquido, pero antes de meter el tubo Pitot a la tubería se tiene que conectar a un manómetro, luego se calcula la presión con el manómetro.
Aplicaciones del tubo de Pitot
Como los tubos Pitot son de bajo costo, lo que los hace accesibles para lo que lo necesiten y de fácil manejo, estos poseen una serie de usos o aplicaciones, que a continuación detallaremos:
- Sirven para medir el flujo de aire, gas y de agua, en tuberías de gran diámetro.
- Son utilizados a nivel industrial para medir el flujo en tuberías, conductos, canales abiertos y chimeneas.
- Muy útiles para medir la velocidad del aire de los vehículos de carreras y de los aviones.
- Además, son usados para realizar mediciones ambientales, como las temperaturas muy altas y diferentes tipos de presiones.
- Son usados para calcular la presión estática del aire alrededor de un avión cuando este está volando.
- Se pueden acoplar a los velocímetros de los autos, y así se puede estimar la velocidad de los mismos.
- En la industria aeronáutica se acoplan con los manómetros y juntos forman una pieza denominada aerómetro.
