inclinómetro

Un inclinómetro es un inclinómetro sensible diseñado para medir cambios muy pequeños en el nivel vertical, ya sea en el suelo o en estructuras. ^{[ 1 ]} Los inclinómetros se utilizan ampliamente para monitorear volcanes , la respuesta de las represas al llenado, los pequeños movimientos de posibles deslizamientos de tierra , la orientación y el volumen de fracturas hidráulicas y la respuesta de las estructuras a diversas influencias como cargas y asentamientos de cimentación. Los inclinómetros pueden ser puramente mecánicos o incorporar sensores de cuerda vibrante o electrolíticos para la medición electrónica. Un instrumento sensible puede detectar cambios de tan solo un segundo de arco .

Los inclinómetros tienen una larga y diversa historia, en cierto modo paralela a la del sismómetro . El primer inclinómetro fue un péndulo estacionario de gran longitud . Estos se utilizaron en las primeras grandes presas de hormigón y todavía se emplean hoy en día, complementados con tecnologías más modernas como los reflectores láser . Si bien se han utilizado para otras aplicaciones, como la monitorización de volcanes, presentan claras desventajas, como su gran longitud y su sensibilidad a las corrientes de aire. Incluso en las presas, están siendo reemplazados gradualmente por el inclinómetro electrónico moderno.

El monitoreo de volcanes y movimientos de la Tierra entonces usaba el inclinómetro de línea de base larga de tubo de agua. ^{[ 2 ]} En 1919, el físico Albert A. Michelson observó que la disposición más favorable para obtener alta sensibilidad e inmunidad a las perturbaciones de temperatura es usar la superficie equipotencial definida por el agua en un tubo de agua enterrado medio lleno. ^{[ 3 ]} Esta era una disposición simple de dos recipientes de agua, conectados por un tubo largo lleno de agua. Cualquier cambio en la inclinación se registraría por una diferencia en la marca de llenado de un recipiente en comparación con el otro. Aunque se usaban ampliamente en todo el mundo para la investigación de las ciencias de la Tierra, han demostrado ser bastante difíciles de operar. Por ejemplo, debido a su alta sensibilidad a las diferencias de temperatura, estos siempre deben leerse en medio de la noche.

El inclinómetro electrónico moderno, que está reemplazando gradualmente a otros tipos de inclinómetros, utiliza un principio de nivel de burbuja simple, como el del nivel de carpintero común. ^{[ 4 ]} Como se muestra en la figura, un conjunto de electrodos detecta la posición exacta de la burbuja en la solución electrolítica con gran precisión. Cualquier pequeño cambio en el nivel se registra mediante un registrador de datos estándar. Este sistema es bastante insensible a la temperatura y puede compensarse completamente mediante electrónica térmica integrada. ^{[ 5 ]}

Una tecnología más reciente que utiliza sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) permite realizar mediciones de ángulo de inclinación de forma práctica tanto en modo de un solo eje como de doble eje. Se encuentran disponibles inclinómetros/inclinómetros digitales de 2 ejes con tecnología MEMS de ultra alta precisión para aplicaciones de medición rápida de ángulos y perfilado de superficies que requieren una resolución y precisión muy elevadas de un segundo de arco. Los inclinómetros/inclinómetros con tecnología MEMS de 2 ejes se pueden compensar digitalmente y calibrar con precisión para la no linealidad y la variación de la temperatura de funcionamiento, lo que resulta en una mayor precisión angular y estabilidad en un rango de medición angular y de temperatura de funcionamiento más amplio. Además, la visualización digital de las lecturas previene eficazmente el error de paralaje que se produce al observar los tradicionales niveles de burbuja a distancia.

La aplicación más impactante de los inclinómetros se encuentra en la predicción de erupciones volcánicas. ^{[ 6 ]} Como se muestra en esta figura del USGS, el volcán principal de Hawái ( Kilauea ) presenta un patrón de llenado de la cámara principal con magma, seguido de su descarga a través de una chimenea lateral. El gráfico ilustra este patrón de expansión de la cámara principal (registrada por el inclinómetro), el vaciado de dicha cámara y la posterior erupción de la chimenea adyacente. Cada valor en el pico de inclinación del gráfico representa una erupción registrada.

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  Principio de un inclinómetro electrónico moderno
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  Gráfico que muestra el ciclo de inflación del volcán Kīlauea.

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