Un inclinómetro es un inclinómetro sensible diseñado para medir cambios muy pequeños desde el nivel vertical, ya sea en el suelo o en estructuras. [1] Los inclinómetros se utilizan ampliamente para monitorear volcanes , la respuesta de las presas al llenado, los pequeños movimientos de posibles deslizamientos de tierra , la orientación y el volumen de las fracturas hidráulicas y la respuesta de las estructuras a diversas influencias, como la carga y el asentamiento de los cimientos. Los inclinómetros pueden ser puramente mecánicos o incorporar sensores de cuerda vibrante o electrolíticos para medición electrónica. Un instrumento sensible puede detectar cambios de tan solo un segundo de arco .
Los inclinómetros tienen una larga historia, algo paralela a la historia 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 utilizan hoy en día, complementados con tecnología más nueva, como reflectores láser . Aunque se han utilizado para otras aplicaciones, como la vigilancia de volcanes, tienen claras desventajas, como su enorme longitud y su sensibilidad a las corrientes de aire. Incluso en las presas, poco a poco están siendo sustituidos por el moderno inclinómetro electrónico.
El seguimiento del movimiento de los volcanes y de la Tierra utilizó entonces el inclinómetro de línea de base larga con tubo de agua. [2] En 1919, el renombrado físico Albert A. Michelson , señaló que la disposición más favorable para obtener alta sensibilidad e inmunidad a las perturbaciones de temperatura es utilizar la superficie equipotencial definida por el agua en una tubería de agua enterrada hasta la mitad. [3] Se trataba de una disposición sencilla de dos cántaros 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 bote en comparación con el otro. Aunque se utilizan ampliamente en todo el mundo para la investigación de las ciencias de la Tierra, han demostrado ser bastante difíciles de utilizar. Por ejemplo, debido a su alta sensibilidad a las diferencias de temperatura, estos siempre deben leerse en mitad de la noche.
El moderno inclinómetro electrónico, que poco a poco está reemplazando a todos los demás tipos de inclinómetro, utiliza un principio de nivel de burbuja simple , como el que se utiliza en el nivel común de carpintero. [4] Como se muestra en la figura, una disposición de electrodos detecta la posición exacta de la burbuja en la solución electrolítica, con un alto grado de precisión. Cualquier pequeño cambio en el nivel se registra mediante un registrador de datos estándar. Esta disposición es bastante insensible a la temperatura y puede compensarse completamente mediante electrónica térmica incorporada. [5]
Una tecnología más nueva que utiliza sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) permite realizar tareas de medición del ángulo de inclinación cómodamente tanto en modo de eje único como de doble eje. Hay disponibles instrumentos inclinómetros/inclinómetros digitales de 2 ejes impulsados por MEMS de precisión ultraalta para aplicaciones de medición de ángulos rápidas y perfilado de superficies que requieren una resolución muy alta y una precisión de un segundo de arco. Los inclinómetros/inclinómetros accionados por 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 da como resultado una mayor precisión angular y un rendimiento de estabilidad en un rango de medición angular más amplio y un rango de temperatura de funcionamiento más amplio. Además, la visualización digital de las lecturas puede prevenir eficazmente el error de paralaje que se experimenta al observar los viales de "burbuja" tradicionales ubicados a distancia.
La aplicación más espectacular de los inclinómetros es en el área de predicción de erupciones volcánicas. [6] Como se muestra en esta figura del USGS, el volcán principal de Hawaii ( Kilauea ) tiene un patrón de llenar la cámara principal con magma y luego descargarse hacia un respiradero lateral. El gráfico muestra este patrón de hinchazón de la cámara principal (registrado por el inclinómetro), drenaje de esa cámara y luego una erupción del respiradero contiguo. Cada número en el pico de inclinación, en el gráfico, es una erupción registrada.
