Uso de los inclinómetros

El inclinómetro es entre tantos, uno de los instrumentos que se usa mucho en topografía, a menudo podemos encontrarlos en la aviación y en los navíos como uso diario en sus equipos de navegación aérea o terrestre, se usa para poder medir la inclinación del plano con la horizontal.

En topografía, que es lo que nos interesa en este campo, nos sirve para medir el ángulo de inclinación del terreno con respecto al plano horizontal terrestre, para después modelar el terreno en programas virtuales o dibujos a mano.

Funcionamiento de los inclinómetros

Muchos consisten en el desplazamiento de cierta burbuja de aire sobre un ente líquido confinado, funciona como un medidor de nivel, en el funcionamiento mas sencillo para poder entender el mecanismo principal.

Usos en Ingeniería

• Son capaces de monitorear taludes mediante el uso de los inclinómetros haciendo una red de sensores en el sitio indicado, para así poder saber si presenta un alto riesgo de desprendimiento.
• Usados para evaluación de los comportamientos que puedan tener la estructura de las presas, tomando en conjuntos varios datos como ser: desplazamientos de la presa, asentamientos, filtraciones.
• Control de sondeos.
• Presas.
• Terraplenes de carreteras con riesgo de deslizamientos.
• Control de verticalidad en pantallas.

Esto se usa para intervenir de forma inmediata los problemas de desprendimientos en zonas que son muy críticas, en donde pueden salir perjudicadas personas e inmuebles cercanos a dicho talud, en muchos casos es recomendable que estos aparatos sean autónomos, es decir que incorporen un sistema de obtener energía de forma eólica o solar, que se carguen automáticamente para no tener interrupciones de los datos obtenidos, ya que en muchos lugares los cortes de energía son muy comunes por varias razones.

Equipo necesario para poder monitorear los taludes

• Sensores inalámbricos.
• Hardware.
• Software avanzado.
• Personal capacitado para instalación y calibración del mismo.
• Energía de donde se abastecerá todo el equipo (recomendación: usar energía solar o eólica).
• Cables o sistema inalámbrico para abastecer todo el equipo.

Medidores como parte del equipo

• Medidores superficiales de inclinación.
• Medidores de verticalidad.
• Extensómetros horizontales.

El siguiente es un medidor mecánico de deformación usando el extensómetro

Este aparato nos proporciona los datos de movimientos de una forma muy exacta entre los puntos más críticos que nosotros hemos inspeccionado, y corroborar los datos de una forma más precisa, este aparato nos mide la distancia de deformación, este es la versión más simple del aparato, hoy en día existen innumerables aparatos con infinidad de funciones para recolectar datos más completos y precisos.

En el esquema se muestra la medición de inclinación por medio de inclinómetros.

Colocación de los inclinómetros

Es necesario antes, realizar un sondeo de todo el terreno donde vamos a ubicar los inclinómetros para poder determinar datos de estratigrafía y lo más importante la altura de los niveles freáticos, y con estos datos se puede ubicar de una forma muy adecuada los puntos de medición elegidos, entre tanto si lo que nosotros buscamos es saber que movimiento interno que presenta una ladera y que afectará una edificación, entonces el inclinómetro debe ubicarse fuera de dicho terreno que afecta al edificio.

Después de realizado todo lo anterior se debe colocar la tubería inclinométrica que en muchos casos es metálica, pero hoy en día se utilizan mucho las tuberías plásticas para tal fin, esta tubería se encuentra marcada por anillos cada 50 cm, estas son las guías por el cual se desplaza el elemento de medición, el diámetro de estas tuberías oscila entre 48 y 85 mm.

El torpedo es el instrumento de medición que se introduce en la tubería que describimos anteriormente (inclinométrica). En la siguiente imagen se muestra la figura del torpedo, que se está usando en la Colonia El Reparto y Berrinche en Honduras, para realizar este tipo de sondeos en estos lugares, ya que por la magnitud del área y el riesgo que tiene de producirse un deslizamiento traslacional o posiblemente rotacional, debería estar dentro del plan de sondeos constantes.

En conjunto se utilizan los extensómetros, los cuales se utilizan para medir los movimientos relativos entra la boca del sondeo y uno o varios de los puntos situados en el interior, el mencionado arriba es la versión más simple, y el de abajo es la versión mas compleja y actual que existe hasta el momento:

En la medición con el inclinómetro, tomamos los datos  del ángulo, por medio de una ecuación nosotros podemos saber el valor de los desplazamientos horizontales como se explica esquemáticamente en la imagen:

Los datos que se obtienen, nos dan los valores que se traducen en desplazamientos y en que profundidad exactamente se producen, y los desplazamientos se interpretan luego en valores obtenidos en los ejes A y B, lo cual si no se posee algún tipo de programa para graficar los datos se puede utilizar hojas de cálculo en Excel.

De este modo se obtienen los ejes A y B, que al graficar con el programa utilizado y por el monitor del equipo (especial para este tipo de equipos) se obtienen los datos de A´y B´para proceder a graficar los datos y ver si existen movimientos de terreno en los puntos que hemos decidido anteriormente.

El eje A+ en un inclinómetro se refiere a una de las direcciones en las que se toman las lecturas de inclinación. En un inclinómetro, generalmente se toman dos lecturas en cada posición: una en el eje A y otra en el eje B, que son perpendiculares entre sí. Cada eje tiene una dirección positiva (A+ o B+) y una dirección negativa (A- o B-).

La determinación del eje A+ se realiza a través de la orientación del inclinómetro durante la instalación. La inclinación del sensor en la dirección positiva (A+ o B+) debería resultar en lecturas crecientes.

Es importante mencionar que las lecturas del inclinómetro se toman en cada posición y se restan, dejando una medida de senθ. Este valor se multiplica por la longitud del inclinómetro para obtener el desplazamiento en esa posición.

Por lo tanto, la determinación del eje A+ depende de la orientación del inclinómetro durante la instalación y de cómo se toman y procesan las lecturas.

Recomendaciones

• Se debe esperar hasta que los datos transferidos al monitor por medio del inclinómetro se estabilicen por cada lectura tomada, (un aproximado de 15 minutos como máximo, esto depende de la vibración del mismo).
• Si se presenta un movimiento de 10 mm cada hora es necesario una evacuación, este umbral es una recomendación generalizada en el campo de la ingeniería geotécnica para indicar un riesgo significativo de deslizamiento de tierra o de inestabilidad estructural, lo que justificaría una evacuación. Este umbral puede variar dependiendo del contexto específico, como el tipo de suelo, la inclinación del terreno, las condiciones climáticas y otros factores. Por lo tanto, siempre es aconsejable consultar a un experto en ingeniería geotécnica o a un profesional del lugar en donde se realiza el estudio similar, para obtener asesoramiento específico para cada situación que se presente.
• Cuando es época de lluvias, tomar los datos más seguidos por un posible deslizamiento (dos veces al día).

Bibliografía

Aquí presento una lista de 10 libros que se centran específicamente en el uso de inclinómetros y su aplicación en el monitoreo de deslizamientos de tierra y estabilidad del terreno:

• “Landslides: Investigation and Mitigation” por Turner and Schuster: Este libro ofrece una visión completa de las técnicas de investigación y mitigación de deslizamientos de tierra, incluyendo el uso de inclinómetros.
• “Field Measurements in Geomechanics” por F.B. J. Barends: Este libro proporciona una visión detallada de las mediciones de campo en geomecánica, incluyendo el uso de inclinómetros para monitorear deslizamientos de tierra.
• “Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performance” por John Dunnicliff: Este libro proporciona una visión detallada de los diferentes tipos de instrumentos utilizados en la ingeniería geotécnica, incluyendo los inclinómetros.
• “Instrumentation in Earthquake Seismology” por Jens Havskov y Gerardo Alguacil: Aunque este libro se centra en la sismología, también cubre el uso de inclinómetros para monitorear la estabilidad del terreno en áreas propensas a terremotos.
• “Landslide Science and Practice” por Claudio Margottini, Paolo Canuti, Kyoji Sassa: Este libro ofrece una visión completa de la ciencia y la práctica de los deslizamientos de tierra, incluyendo el uso de inclinómetros para monitorear la estabilidad del terreno.
• “Slope Stability Analysis and Stabilization: New Methods and Insight” por Ym Cheng and Ck Lau: Este libro ofrece nuevas perspectivas y métodos para el análisis y la estabilización de pendientes, incluyendo el uso de inclinómetros.
• “Landslide Hazards, Risks, and Disasters” por Tim Davies: Este libro ofrece una visión detallada de los peligros, riesgos y desastres asociados con los deslizamientos de tierra, incluyendo el uso de inclinómetros para monitorear la estabilidad del terreno.
• “Slope Stability and Erosion Control: Ecotechnological Solutions” por Joanne E. Norris, Alexia Stokes, Slobodan B. Mickovski, Erik Cammeraat, Rens van Beek, Bruce C. Nicoll, Alexis Achim: Este libro ofrece soluciones ecotecnológicas para el control de la erosión y la estabilidad de las pendientes, incluyendo el uso de inclinómetros.
• “Slope Stability Analysis by the Limit Equilibrium Method: Fundamentals and Methods” por Yang H. Huang: Este libro ofrece una visión detallada de los métodos de análisis de estabilidad de pendientes, incluyendo el uso de inclinómetros.
• “Geotechnical Engineering of Dams” por Robin Fell, Patrick MacGregor, David Stapledon, Graeme Bell: Este libro ofrece una visión detallada de la ingeniería geotécnica de las presas, incluyendo el uso de inclinómetros para monitorear la estabilidad del terreno.

Estos libros están disponibles en varias librerías en línea como Amazon, Barnes & Noble, y también pueden estar disponibles en bibliotecas universitarias o públicas. Además, puedes encontrar versiones digitales de algunos de estos libros en plataformas como Google Books o en bases de datos de bibliotecas en línea.

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