Brujula

LA BRÚJULA

1.- Antecedentes

Los chinos usaban un trocito de caña conteniendo una aguja magnética que se hacía flotar sobre el agua, y así indicaba el norte magnético. Pero en ciertas oportunidades no servía, pues necesitaba estar en aguas calmas, por lo que fue perfeccionada por los italianos.

El fenómeno del magnetismo se conocía, en el siglo VII a.n.e se conocían las propiedades magnéticas de la magnetita o piedra imán. En el siglo XI se decubrió que montada libremente, adoptaba una orientación determinada. La invención de la brújula se atribuye a los chinos. hay diversas teorías sobre quién inventó la brújula. Ya en el siglo XII existían brújulas rudimentarias. En 1269, Pietro Peregrino de Maricourt, alquimista de la zona de Picardía, describió y dibujó en un documento, una brújula con aguja fija (todavía sin la rosa de los vientos). Los árabes se sintieron muy atraídos por este invento; la utilizaron inmediatamente, y la hicieron conocer en todo Oriente.

Para tomar los datos tectónicos de planos geológicos en terreno se usan la brújula. Existen dos tipos de brújulas para tomar las medidas: La brújula del tipo Brunton (generalmente para mediciones con el rumbo) y la brújula tipo Freiberger (generalmente para mediciones con la dirección de inclinación). La brújula "Geo-Brunton" es una combinación de las dos tipos anteriormente mencionado.

2.- LA BRÚJULA EN GENERAL

Generalmente un instrumento de mano que se utiliza fundamentalmente en la determinación del norte magnético, direcciones y ángulos horizontales. Su aplicación es frecuente en diversas ramas de la ingeniería. Se emplea en reconocimientos preliminares para el trazado de carreteras, levantamientos topográficos, elaboración de mapas geológicos, etc.

La brújula es un instrumento que sirve de orientación, que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnéticas. Por medio de una aguja imantada señala el Norte magnético, que es ligeramente diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos

norte y sur. Únicamente es inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.

Una brújula mide la dirección del campo magnético terrestre. La aguja se orienta de acuerdo de la orientación del campo magnético del sector donde se ubica. Eso significa en términos teoréticos que el aparato "brújula" se compone de dos sistemas principales independientes: Una agua y el "cuerpo" - la cáscara con la escala etc. Interesante es que (sí pensamos bien) la aguja es la parte fija en una brújula. La aguja siempre marca Norte-Sur (sin contar movimientos de arreglo) la parte móvil "suelta" en una brújula es el cuerpo, la cáscara.

Figura 1:

La figura 1 muestra el corte esquemático de una brújula. La brújula consiste de una aguja magnética [A] que gira sobre un pivote agudo de acero duro [B] apoyado sobre un soporte cónico ubicado en el centro de la aguja. La aguja magnética está ubicada dentro de una caja [C], la cual, para medir el rumbo, contiene un circulo graduado [D] generalmente dividido en cuadrantes de 0° a 90° , marcando los cuatro puntos cardinales; teniendo en cuenta que debido al movimiento aparente de la aguja los puntos Este y Oeste estén intercambiados (figura 2). Algunas brújulas llamadas brújulas azimutales, tienen el círculo horizontal dividido en 360°. Coincidiendo con la alineación norte – sur poseen un dispositivo de colimación (figura 2).

A objeto de contrarrestar los efectos de la inclinación magnética, la aguja posee un pequeño contrapeso de bronce [E] y su ubicación depende de la latitud del lugar. En zonas localizadas al norte del ecuador, el contrapeso estará ubicado en el lado sur de la aguja, y en zonas localizadas al sur del ecuador el contrapeso estará ubicado en el lado norte de la aguja.

Para proteger el pivote sobre el cual gira la aguja, las brújulas poseen un dispositivo elevador [F] que separa la aguja del pivote cuando las brújulas no están siendo utilizadas. En el interior se ubica un pequeño nivel esférico de burbuja [G]. Un vidrio ubicado en la parte superior de la caja [H] sirve para proteger la aguja, el circulo y el nivel esférico. Para hacer coincidir el eje de rotación de la aguja con la vertical del vértice donde se está efectuando la medida, algunas brújulas se utilizan con plomada [I] y otras se apoyan sobre un bastón de madera.

A fin de corregir la declinación magnética del lugar, algunas brújulas poseen un arco de declinación [J] graduado en grados, cuyo cero coincide con la alineación norte, de manera que conociendo la declinación del lugar, mediante un dispositivo especial, se puede hacer girar el circulo horizontal hasta hacer coincidir la lectura con el valor de la declinación del lugar; de esta manera, el rumbo medido con la brújula es el rumbo real.

En la foto: A= Escala azimutal contrarreloj

La escala de las brújulas normalmente es azimutal, es decir, entre 0º hasta 360º o entre 0g hasta 400g. La escala azimutal tiene que ser orientada en el sentido contrarreloj eso implique que este (E) y oeste (W) se ve cambiado. La escala del sentido contrarreloj permite una lectura directa, azimutal. Es decir el valor donde apunta la aguja es el valor final.

La aguja de la brújula necesita generalmente un contrapeso: El campo magnético tiene una componente vertical de acuerdo a la distancia hacia los polos. Entonces en latitudes entre 15º hasta 90º del hemisferio norte y sur la aguja muestra una fuerte inclinación hacia arriba y choca con el vidrio de protección de la brújula. Para que la aguja se ubique horizontal se usa un contrapeso. Durante viajes del hemisferio norte a sur y viceversa hay que cambiar el peso de un lado al otro.

En algunas partes del mundo hay que aplicar una permanente corrección azimutal a causa de la distancia entre polo magnético y polo geográfico (los polos magnéticos se ubican bastante lejos del eje rotacional de la tierra). Este corrección se puede hacer directamente en la brújula - girando la rosa (escala azimutal) de acuerdo del error (recomendado). El valor normalmente sale en las cartas topográficas correspondientes. Pero también se puede corregir los valores después - en el programa computacional.

Las brújulas profesionales generalmente tienen un botón para liberar o fijar la aguja. Una aguja fijada es un poco más protegido y no se suelta de su eje durante fuertes movimientos. (En la foto "D")

Existen una serie de niveles: Nivel esférico para orientar la brújula perfectamente horizontal y niveles tubulares que se usan en conjunto del clinómetro (véase abajo). Véase en la foto arriba "E".

Adicionalmente las brújulas para usos geológicos o geotécnicos tienen un sistema para medir ángulos verticales (buzamiento, manteo): El más conocido es el clinómetro (en la foto "C"). Pero también existe un sistema con una escala lateral en interacción de la tapa de la brújula.

Actualmente se puede elegir entre dos tipos principales de brújulas: a) "Tipo Brunton" y b) "Tipo Freiberger". La empresa Brunton ofrece además una brújula que es el conjunto de ambos métodos el "Geo-Brunton".

2.- BRÚJULA DEL TIPO BRUNTON

La brújula "Brunton" se usa generalmente para mediciones del rumbo y manteo.

Es decir mediciones del tipo "medio circulo" y del "tipo americano". También mediciones del concepto "circulo completo" son posibles. La brújula "Brunton" existe en la versión azimutal (de 0 hasta 360º) y en la versión de cuadrantes (cada cuadrante tiene un rango entre 0-90º) el "rumbero".

La brújula Brunton tiene un clinómetro, un botón para fijar/liberar la aguja. La escala es azimutal / contrarreloj. Adentro de la escala, un poco escondido, se nota la escala del clinómetro y las niveles.

a) Brunton para tipo americano

1. La brújula está en orientación del rumbo, junto a las rocas

2. La burbuja del nivel esférico tiene que estar en el centro

3. La aguja tiene que estar libre

4. Se toma el valor del rumbo N.....E o N.....W

5. Se pone la brújula perpendicular al rumbo

6. Se usa el clinómetro

7. La burbuja del nivel tubular tiene que estar en el centro

8. Se toma la lectura del clinómetro como manteo

9. Se estima la dirección de inclinación en letras (N, NW, E, SE, S, SW, W, NW)

b) Brunton como círculo completo

1. Se usa el espejo como placa para medir

2. El espejo tiene que estar junto con la roca

3. La burbuja del nivel esférico tiene que estar en el centro

4. La aguja está libre

5. Se fija

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