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Clinómetro

Clinómetro

Qué es, Cómo Funciona y para Qué Sirve

El clinómetro o inclinómetro es un dispositivo óptico para medir ángulos de elevación por encima de la horizontal. Los instrumentos más comunes de este tipo utilizados actualmente son los clinómetros de brújula de Suunto o Silva.

Los clinómetros de brújula son fundamentalmente solo brújulas magnéticas sostenidas con su plano vertical para que una plomada o su equivalente pueda apuntar a la elevación de la línea de visión.

Inclinómetro con Brújula
Inclinómetro con Brújula

¿Qué es un Clinómetro?

Se trata de un instrumento utilizado para medir ángulos de inclinación, elevación o depresión de un objeto con respecto a la dirección de la gravedad. También se conoce como un indicador de inclinación, sensor de inclinación, metros de inclinación, alerta pendiente, clinoscopio, medidor de pendientes, clisímetro, metros gradiente, gradiómetro, medidor de nivel, o  declinómetro.

Los clinómetros miden tanto las pendientes (pendientes positivas, como las ve un observador que mira hacia arriba) como las disminuciones (pendientes negativas, como las observa un observador que mira hacia abajo) utilizando tres unidades de medida diferentes: grados, porcentaje y pendiente (topografía).

Los astrolabios son inclinómetros que se usaron para navegar y localizar objetos astronómicos desde la antigüedad hasta el Renacimiento.

Usos

Los clinómetros manuales se utilizan para una gran variedad de tareas de topografía y medición.

En la topografía y el mapeo de la tierra, un clinómetro puede proporcionar una medición rápida de la pendiente de una característica geográfica, o usarse para el estudio de cuevas.

En la prospección de minerales, los clinómetros se utilizan para medir el impacto y la caída de las formaciones geológicas.

En silvicultura, la medición de la altura de los árboles se puede hacer con un clinómetro utilizando métodos estandarizados.

Las armas de artillería principales pueden tener un clinómetro asociado que se usa para facilitar el apuntado de proyectiles a largas distancias.

Los medidores de inclinación instalados permanentemente se ubican en los principales movimientos de tierra, como las presas, para monitorear la estabilidad a largo plazo de la estructura.

Factores que Influyen en el Uso de Inclinómetros

La precisión general varía según el tipo de sensor de inclinación (o inclinómetro) y la tecnología utilizada:

  • Gravedad
  • Temperatura (deriva), compensación cero, linealidad, vibración, choque, sensibilidad de eje transversal, aceleración / desaceleración
  • Se necesita una línea de visión clara entre el usuario y el punto medido
  • Se requiere un objeto bien definido para obtener la máxima precisión
  • La precisión y precisión de la medición del ángulo se limita a un poco mejor que un segundo de arco

Los Inclinómetros se Utilizan Para:

  • Determinación de la latitud utilizando la estrella Polaris (en el hemisferio norte) o las dos estrellas de la constelación Crux (en el hemisferio sur)
  • Determinación del ángulo del campo magnético de la Tierra con respecto al plano horizontal
  • Mostrando una desviación de la verdadera vertical u horizontal
  • Topografía, para medir un ángulo de inclinación o elevación
  • Alertar a un operador del equipo que puede volcarse
  • Medición de ángulos de elevación, pendiente o inclinación, por ejemplo, de un terraplén
  • Medición de ligeras diferencias en pendientes, particularmente para geofísica. Tales inclinómetros se utilizan, por ejemplo, para monitorear volcanes o para medir la profundidad y la velocidad del movimiento de deslizamientos
  • Medición de movimientos en paredes o el suelo en proyectos de ingeniería civil
  • Determinar la inmersión de camas o estratos, o la pendiente de un terraplén o corte; Una especie de nivel de plomada
  • Algunos sistemas de seguridad automotriz
  • Indicando cabeceo y balanceo de vehículos, embarcaciones náuticas y aviones. Ver coordinador de giro e indicador de deslizamiento
  • Monitorización del ángulo de la pluma de grúas y manipuladores de materiales
  • Medición del “ángulo de visión” de una antena de satélite hacia un satélite
  • Ajuste de un panel solar al ángulo óptimo para maximizar su salida
  • Medición del ángulo de inclinación de una cinta o cadena durante la medición de distancia
  • Medición de la altura de un edificio, árbol u otra característica utilizando un ángulo vertical y una distancia (determinada mediante cinta o estimulación), utilizando trigonometría
  • Medición del ángulo de perforación en el registro de pozos
  • Medición de la lista de un barco en aguas tranquilas y el balanceo en aguas turbulentas
  • Medición de la inclinación de una pista de esquí
  • Medición de la orientación de planos y lineamientos en rocas, en combinación con una brújula, en geología estructural
  • Rango de medición de movimiento en las articulaciones del cuerpo
  • Medición del ángulo de inclinación de la pelvis. Numerosas medidas de cuello y espalda requieren el uso simultáneo de dos inclinómetros
  • Mide el ángulo de elevación y, en última instancia, calcula las altitudes de muchas cosas inaccesibles para la medición directa
  • Midiendo y afinando el ángulo del altavoz de arreglo lineal se cuelga. Confirmación del ángulo alcanzado mediante el uso de un láser integrado en el inclinómetro remoto
  • Establecer la orientación correcta de los paneles solares durante la instalación
  • Establecer el ángulo de disparo de un cañón o arma (determina el alcance del proyectil)
  • Juegos electrónicos
  • Ayuda a prevenir condiciones de trabajo inseguras
  • Medir la altura de los árboles en programas de inventario y análisis forestal

Uso en Juegos

Nintendo ha utilizado la tecnología de sensor de inclinación en cinco juegos para su serie Game Boy de sistemas de juegos portátiles. El sensor de inclinación permite a los jugadores controlar aspectos del juego girando el sistema del juego.

Los sensores de inclinación también se pueden encontrar en controladores de juegos como el Microsoft Sidewinder Freestyle Pro y el controlador PlayStation 3 de Sony.

Sin embargo, a diferencia de estos otros controladores en los que el sensor de inclinación sirve como complemento de los métodos de control normales, sirve como una de las características centrales del control remoto Wii de Nintendo y el accesorio Nunchuk. Junto con los acelerómetros, los sensores de inclinación son un método primario de control en la mayoría de los juegos de Wii.

Ahora se está utilizando en muchos aspectos diferentes, en lugar de solo juegos como motocrossing y simuladores de vuelo. Se puede usar para juegos deportivos, juegos de disparos en primera persona y otros usos extraños como en WarioWare: Smooth Moves.

Apps

Tipos De Clinómetros

Clinómetro Digital

Los niveles de burbuja tradicionales y los instrumentos de nivelación electrónicos basados ​​en péndulo generalmente están limitados por un solo eje y un rango de medición de inclinación estrecho. Sin embargo, la mayoría de las tareas de nivelación de precisión, medición de ángulos, alineación y planitud de superficies implican esencialmente un ángulo de plano de superficie bidimensional en lugar de dos objetos de eje único ortogonales independientes.

Los inclinómetros de dos ejes construidos con sensores de inclinación proporcionan lecturas simultáneas de ángulos bidimensionales de un plano de superficie tangente a la tierra.

Inclinómetro Digital Dos Ejes
Inclinómetro Digital Dos Ejes

Las ventajas típicas del uso de inclinómetros digital de dos ejes sobre instrumentos convencionales de “burbuja” de un solo eje o de nivelación mecánica incluyen:

  • La medición simultánea de ángulos de inclinación bidimensionales (plano XY) (es decir, cabeceo y balanceo) puede eliminar los tediosos cambios de ida y vuelta experimentados cuando se utiliza un nivel de eje único, por ejemplo, para ajustar las zapatas de la máquina para alcanzar una posición de nivelación precisa
  • Compensación digital y calibración precisa para la no linealidad, por ejemplo, para la variación de la temperatura de funcionamiento, lo que resulta en una mayor precisión en un rango de medición más amplio
  • Los sensores del acelerómetro pueden generar datos numéricos en forma de perfiles de vibración para permitir al instalador de la máquina rastrear y evaluar la calidad de la alineación en tiempo real y verificar la estabilidad posicional de una estructura comparando los perfiles de nivelación antes y después de su configuración

Inclinómetro con Giroscopio

A medida que los inclinómetros miden el ángulo de un objeto con respecto a la fuerza de la gravedad, las aceleraciones externas como movimientos rápidos, vibraciones o golpes introducirán errores en las mediciones de inclinación.

Inclinómetro Digital
Inclinómetro Digital

Para superar este problema, es posible utilizar un giroscopio además de un acelerómetro. Cualquiera de las aceleraciones mencionadas anteriormente tiene un gran impacto en el acelerómetro, pero un efecto limitado en las tasas de rotación medidas del giroscopio.

Un algoritmo puede combinar ambas señales para obtener el mejor valor de cada sensor. De esta manera, es posible separar el ángulo de inclinación real de los errores introducidos por las aceleraciones externas.

Inclinómetro Electrónico

Un inclinómetro electrónico puede leer ángulos en grados muy precisos. Estos modelos utilizan un giroscopio interno para medir la dirección de la fuerza de la gravedad. El giroscopio permanece en una posición, sin importar la orientación. Cuando se coloca contra un objeto sólido, el inclinómetro compara el ángulo del objeto con el giroscopio y muestra el resultado en una lectura electrónica.

Inclinometro de Mercurio

Un inclinómetro de mercurio funciona de manera similar al clinómetro electrónico. Sin embargo, en lugar de un giroscopio, se usa mercurio líquido. Cuando se opera el dispositivo, el mercurio líquido se mantiene nivelado, al igual que el agua en un vaso se mantiene nivelada cuando se inclina el vidrio.

Indicador de Inclinación
Indicador de Inclinación

Debido a que el mercurio conduce la electricidad, los contactos pueden detectar el ángulo del dispositivo en comparación con el nivel del líquido. Esto se muestra en una pantalla.

Inclinómetros Manuales

  • Un tipo más antiguo de inclinómetro es el tipo de burbuja de gas. Esto contiene un tubo de vidrio con líquido y una burbuja de aire dentro. A medida que el instrumento se mueve, la burbuja se mantiene nivelada. Su posición muestra el ángulo de inclinación en una escala.
  • Otro diseño común usa un péndulo. Aquí, se coloca un peso sobre una varilla. La barra puede moverse libremente. Se usa una escala como guía. No importa la orientación, el peso se mantiene bajo por gravedad, mientras la báscula se mueve. El número indicado por la barra es el ángulo de diferencia, medido en grados.

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