Tubo di Pitot

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Il tubo di Pitot è uno strumento utilizzato per misurare la velocità di un fluido (tipicamente un gas). Fu inventato nel 1732 dallo scienziato francese Henri Pitot.

Il tubo di Pitot fissato (di solito) sotto le ali degli aerei

[modifica] Funzionamento e taratura

Il tubo di Pitot basa il suo funzionamento sulla definizione di pressione totale.

Un tubo di Pitot è infatti fornito di due prese di pressione, una all'estremità anteriore disposta perpendicolarmente alla corrente (presa totale) e una sul corpo del tubo disposta tangenzialmente al fluido (presa statica). Come da definizione, la differenza tra queste due pressioni (la pressione dinamica, ottenibile con l'utilizzo di un manometro differenziale opportunamente collegato alle due prese) risulta proporzionale al quadrato del modulo della velocità del fluido, quindi:

$p_{tot} = p_{st}+ \frac {1} {2} \rho \left | v \right | ^2$

$v = \sqrt { \frac {2(p_{tot} - p_{st})} {\rho} }$

Il fatto che le prese di pressione siano due e separate sembrerebbe rendere inutilizzabile il Pitot (infatti la definizione di pressione totale richiede che le pressioni statica, dinamica e totale siano misurate nello stesso punto nello stesso istante di tempo).
Affinché il tubo di Pitot non fornisca quindi una misura approssimata, la pressione totale dovrebbe mantenersi costante nel campo di moto del fluido (cioè dovrebbe valere il Teorema di Bernoulli nel suo primo o almeno secondo enunciato). Siccome generalmente i tubi di Pitot sono costruiti in modo da non perturbare eccessivamente il campo di moto intorno a loro, questa approssimazione è accettabile. Può essere però evitata se si provvede al tracciamento di una curva di taratura per il Pitot utilizzato.
La taratura del Pitot si effettua immettendo il tubo in una corrente di fluido di cui siano perfettamente note le proprietà del fluido stesso e la velocità. Per un numero sufficiente di valori di velocità si andranno a registrare le corrispondenti differenze di pressione tra le due prese del Pitot, ottenendo una successione di punti che rappresentano la funzione di trasferimento dello strumento. Durante l'utilizzo quindi, invece della formula derivante dalla definizione di pressione totale si potrà utilizzare questa funzione di trasferimento (al giorno d'oggi, peraltro, facilmente implementabile in un codice di calcolo che interpoli la curva di taratura) per assegnare ad ogni valore di $Δ p$ la velocità corretta.

In particolari situazioni potrebbe succedere che il campo di moto del fluido in cui è immerso il Pitot presenti gradienti di velocità talmente elevati da determinare una grande differenza di velocità del fluido tra le due prese. In questo caso la lettura della velocità andrà riferita al fluido che passa sulla presa statica.

[modifica] Utilizzi

Il tubo di Pitot è utilizzato su tutti gli aeroplani e in automobilismo (tipicamente Formula Uno) come sensore per la determinazione della velocità rispetto all'aria e nelle gallerie del vento per la misurazione della velocità della corrente d'aria. Viene inoltre utilizzato nell'impiantistica delle bonifiche ambientali, in particolare per impianti tipo SVE (Soil Vapour Extraction), per monitorare le depressioni indotte dalle pompe di aspirazione nel terreno oggetto della bonifica.