LA BRUJULA Y SU USO EN EL CAMPO DE LA GEOLOGIA
L a Brú Br úju l a.- General Generalii dades dades Este curioso instrumento inventado por los chinos hace más de 2 mil años es solamente un elemento auxiliar. Ante la pregunta de ¿para qué sirve una brújula? la respuesta suele ser para orientarse. Pero realmente no es así. La brújula nos orienta un plano, nos da una referencia con respecto al norte o nos ayuda a seguir una dirección pero no sirve para orientarse. ¿Te imaginas en medio del desierto con una brújula? te indicaría dónde está el norte pero NO dónde está el oasis más cercano. Sin embargo si sobre un plano conoces tu posición la brújula te ayuda a seguir una dirección.
Su mecanismo consiste en una aguja que gira sobre el eje. El Campo magnético de la tierra ejerce una influencia y logra orientarla en una dirección norte-sur, muy aproximada a la orientación geográfica. Por eso se habla de un Norte Geográfico y un Norte Magnético. como la aguja de la brújula responde a cualquier campo magnético, al usarla hay que cuidar que no esté cerca de objetos grandes de hierro (motores, autos, torres de conducción eléctrica, etc.) ni cerca de hebillas, silbatos u otro objeto metálico que afecte a la brújula.
La diferencia en grados entre el Norte Geográfico y el Norte Verdadero se llama declinación magnética y cambia según el lugar de la tierra y según el paso de los años. En nuestro país es casi nula, aunque en algunos países llega hasta 5° La esfera de la brújula esta mayormente dividida en 360 partes correspondientes a los grados sexagesimales de una circunferencia: 0° y 360° equivalen al norte, al Este 90°, al Sur 180° y al Oeste ("W" en algunas Brújulas) equivalen a 270°.
L a Rosa Rosa de los Vie Vi entos nt os Es la circunferencia del compás que representa las direcciones de los vientos e indica los rumbos o direcciones posibles. El sistema cuadrantal la divide en 32 partes de 0 º, a 90 º, a partir del norte y sur hacia el este y oeste. Los 4 puntos cardinales son N, S, E y O. Los 4 puntos cuadrantales son NE, SE, NW, SE Los 8 puntos intermedios son los llamados laterales: NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW Las 16 cuartas se sitúan entre los puntos citados, y se designan N 1/4 NE (norte cuarta al noroeste), NW 1/4N (noroeste cuarta al norte), etc El sistema circular es el más usado en la actualidad por su mayor sencillez y menor error.
16 puntos principales de la "Rosa de los l os Vientos"
N 0°, 360° NNE 22,5° NE 45°" NEE 67.5° E 90° SEE 112.5° SE 135° SSE 157,5° S 180° SSO 202,5° SO 225° SOO 247,5° O 270° N00 292.5° NO 315° NN0 337.5°
(1) Se pone la brújula entre nosotros y el objeta a lugar de donde queremos tomar el rumbo. (2) Se coloca la brújula en posición horizontal y se gira la base hasta que esté en posición según la. aguja. (3) El Norte impreso en la base debe coincidir con el indicado por la aguja. La brújula ya está orientada. (4) Sin mover la brújula procedemos a tomar deseado. Si deseamos seguir la lectura del rumbo según los grados dados, primero orientamos la brújula donde apunta, tomando esta entre nosotros y un rumbo y luego buscamos los grados y vemos hacia un punto de referencia de modo que la brújula la dirección indicada. dirección: si tienes como distancia A y un rumbo de B º de el punto X, tomando este x como punto de referencia, marca la dirección indicada por el rumbo. Mide la distancia según la escala del mapa o el numero de tus pasos y llegaras al punto. NUNCA: Sigas un rumbo mirando constantemente a la brújula, pues lo que harás será sumar las imprecisiones que tu movimiento dará forzosamente a la misma. Identifica un punto de referencia, y una vez allí toma una nueva lectura.
M antenim antenim iento de de la Br úju la
Cuando no la uses, mantén inmovilizada la aguja, mediante el seguro que tiene para ese fin. Nunca la lleves en el bolsillo cerca de objetos metálicos Nunca la dejes cerca de motores o cables eléctricos Nunca la dejes donde haya hierro, acero o grandes masa de rocas, que atraigan al aguja No la golpees
L a Brú Br úju la y el el M apa apa Para orientar un mapa según la brújula sigue los siguientes pasos:
Paso 1 Coloca el lado largo de la brújula sobre el mapa, entre el punto de partida y el destino, con las flechas de dirección de la placa base apuntando hacia la dirección de marcha. Paso 2 Gira el limbo hasta que sus líneas Norte-Sur sean paralelas a los meridianos Norte-Sur del mapa y el N del limbo apunte hacia el Norte del mapa. Paso 3 Manteniendo la brújula horizontalmente nivelada en la mano y frente a ti, gira tu cuerpo sobre ti mismo hasta que la punta roja Norte de la aguja apunte hacia la N del limbo. La flecha de dirección de la placa base apuntará hacia la dirección correcta de marcha. Escoge un punto de referencia en el terreno en la dirección de marcha, por ejemplo una piedra o un árbol. Al llegar al punto de referencia, repite el proceso.
Ti pos de Br új ul a Esencialmente todas las brújulas consiste en un imán al que se le permite girar libremente sobre su centro, para que se coloque paralelo a las líneas de fuerza magnética del campo terrestre e indique la dirección aproximada de los polos magnéticos. Para identificar el extremo del imán o de una aguja que es realmente pequeño, este se pinta de forma distintiva, con pintura roja, pavonado en negro o con puntos fosforescentes verdes, para distinguirlo de noche en la obscuridad. La aguja se encuentra dentro de una caja de material permeable al campo magnético, como aluminio, latón, plástico o bronce, la tapa de vidrio permite observar la aguja, sin que se caiga o sea afectada por el viento; en el fondo de la caja se pintan las divisiones de¡ circulo y letras para identificar los puntos cardinales, formando lo que se conoce como limbo. Algunas brújulas aparentemente no tienen aguja, ya que todo el limbo gira, pero la aguja o imán esta escondido bajo el limbo, puede ser un circulo de plástico o aluminio. Una buena brújula para orientación, tiene su limbo graduado por lo menos cada 2 grados, aunque un experto puede utilizar con igual resultado, una que tenga marcas solo cada 5 grados. Existen al menos cuatro principales tipos de Brújula: A) DE CAJA DE RELOJ Sí tu brújula es del tipo de caja de reloj, te colocas de frente a la referencia con la brújula sostenida a la de la cintura o un poco más. Gira la caja de la brújula, hasta que la aguja quede en la dirección N-S ó 360°. El rumbo hacía la referencia buscada será la línea que une al centro de la aguja, con una línea imaginaria que cruza una marca del limbo y llega hasta la referencia, La marca sobre el limbo, será el rumbo.
B) DE REGLILLA (O MAPERA) Si tu brújula es de reglilla, tómala en la misma forma, a la altura de la cintura dirigiendo la flecha que tiene la reglilla, en dirección de referencia. La ventaja de la brújula de reglilla, consiste en que al girar la caja de la misma queda registrado el rumbo y ya no hay que recordarlo o anotarlo, siempre y cuando no la muevas.
C) DE MIRILLA Con las brújulas de mirilla como de tipo "LENSATIC", se colocan la mirilla como en la figura y se usa a la altura de los ojos.
En estas brújulas, la lentilla permite observar simultáneamente, las marcas sobre el limbo y la referencia, por lo que son mas precisas que las anteriores. Estas brújulas tienen la particularidad de que no se ve la aguja directamente, porque está bajo el limbo, el que hacen girar simultáneamente. Como no se registra el rumbo como en las de reglilla.
D) DE ESPEJO Para usar las Brújulas de Espejo, se toman a la altura de la cintura, observando sobre el espejo, la referencia y la mirilla al mismo tiempo; luego, se gira la caja para colocar la aguja sobre la marca N-S y queda tomado el rumbo. El espejo se coloca a unos 45° para observar una referencia a nivel del piso, o a un ángulo menor o mayor, según sí la referencia está mayor o menor altura que el nivel de la cintura normalmente son las más costosas, pero las más precisas. Cuando utilices una brújula con tapa de espejo, coloca la brújula tal y como aparece en el dibujo. En su parte superior la tapa presenta un punto de mira, una marca que nos permite mirar un objeto teniendo la brújula a la altura de los ojos. El espejo refleja al mismo tiempo el limbo, permitiéndonos observar la aguja magnética y efectuar las operaciones adecuadas para el cálculo.
Para: - Planos geológicos - Mediciones con la brújula Brunton Br unton - tipo americano
B) Brunton para tipo americano significa: la manera común del uso de la brújula Brunton, los datos tienen el formato: "N 54 E; 78NW" por ejemplo.
1. La brújula está en orientación del rumbo, junto a las rocas
>>>véase >>> véase en vivo
2. La burbuja del nivel esférico tiene que ser en el centro 3. La aguja tiene que ser libre
4. Se toma el e l valor del rumbo N.....E o N.....W Para tomar el valor del rumbo se usan solo los cuadrantes I (entre 0 hasta 90º) o el cuadrante IV (entre 270º hasta 360º). Significa la aguja que marca entre 0-90º o entre 270-360º es la aguja de la lectura. Puede ser la aguja negra o la aguja blanca. Existen dos posibilidades: Caso 1: Una de las agujas marca entre 0-90º azimutal (cuadrante I): Automáticamente se toma N [valor] E. E. En este caso siempre sale una "E" Caso 2: Una de las agujas marca entre 270º-360 azimutal (cuadrante IV): Tenemos que usar la distancia entre norte y la aguja o como formula: N [360º-valor] W. W. En este caso siempre sale una "W".
Algunos ejemplos de la notación del tipo americano con la brújula del tipo Brunton:
5. Se pone la brújula perpendicular perpendicular al rumbo
>>>foto en vivo
6. Se usa el clinómetro El clinómetro se ubica generalmente en el interior de la escala azimutal de la brújula. Se compone de una escala 90- 0 -90 y una línea de lectura. Al otro lado de la brújula se encuentra una manilla para mover el clinómetro.
Foto: Muestra el clinómetro con la escala correspondiente - el valor en la foto será alrededor de 33º
7. La burbuja del nivel tubular tiene que ser en el centro 8. Se toma la lectura del clinómetro como manteo La lectura del clinómetro se toma en la escala del clinómetro - véase la foto arriba dentro del circulo rojo, debajo de la escala azimutal. Este valor (en la foto 33º), nunca es mayor de 90º es el manteo:
Entonces: N....E; mt
9. Se estima la dirección de inclinación en letras (N,NW,E,SE,S,SW,W,NW) Al ultimo se estima con ayuda de la brújula la dirección de inclinación del plano medido. Pero se usa solo letras como N, NE, E, SE, S, SW, W, NW) para indicar la dirección de inclinación: >>>foto en vivo
N.....E;mt dir 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.
La brújula en general: 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.
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. Foto: A= Escala azimutal contrarreloj
La aguja de la brújula necesita generalmente un contrapeso: 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 ubica 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. 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" Brunton" y b) "Tipo Freiberger ". La empresa Brunton ofrece además una brújula que es el conjunto de ambos métodos el "Geo-Brunton Geo-Brunton"".
Brújula del tipo Brunton: La brújula "Brunton" se usa generalmente para mediciones del rumbo y manteo. Es decir mediciones del tipo "medio "medio circulo" circulo" y del " tipo americano" americano". También mediciones del concepto "circulo completo" son posible. 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". rumbero". Véase uso del Brunton:
Americano (normal) rápido
Americano (normal) detallado
Notación circulo completo para Brunton
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.
Brújula del tipo Freiberger:
Para mediciones de circulo completo (dirección de inclinación/ manteo). Con la brújula Freiberger se puede medir en una vez la dirección de inclinación y el manteo. Pero también se puede tomar excepcionalmente datos del tipo americano (Rumbo, Manteo, dirección). Con la brújula Freiberger se mide más rápido y más fácil. Los datos del tipo circulo completo son más corto y fácil para manejar. Manual de uso: uso: rápido / detallado La brújula "Freiberger": A = botón para liberar / fijar la aguja, B=
imagen en grande
Escala del manteo o buzamiento (rojo y negro); C= Nivel esférico; D = placa para medir.
Foto arriba: Escala del manteo A= placa para medir; B = línea de lectura; C= sector rojo
Uso de las brújulas para planos geológicos notación: normal americano Brunton notación americano detallado notación circulo completo normal circulo completo Freiberger detallado circulo completo
Los datos tectónicos: tipos de notaciones Existen lamentablemente varias maneras para definir un plano geológico. En la misma manera no hay un concepto único en las notaciones. Importante es el uso correcto de un tipo de notaciones, sin mezclar con los demás. Se prefiere notaciones simples para no complicar el traspaso a la computadora.
Existen tres tipos de notaciones de datos tectónicos: a) Circulo completo: completo: dirección de inclinación/manteo (ejemplo 320/65) El tipo de notación mas fácil y más eficiente. Solo dos números permiten la descripción y definición de cualquier plano. El primer número (ejemplo: 320/...) es la dirección de inclinación (dip direction), el valor azimutal en grados (º) hacia donde el plano se inclina. Un plano con inclinación hacia al norte entonces tiene 0º hacia al este corresponde a 90º; hacia al sur 180º; hacia oeste= 270º. Entonces el primer número (la dirección de inclinación) puede llegar hasta 360º. El manteo siempre es el ángulo pequeño entre la horizontal y el plano geológico. Nunca puede ser superior de 90º. Este tipo de notación es fácil y rápido por tener solo dos números. Es muy recomendable usar este tipo de notación. No hay tantos errores a gracias de una definición fácil y única. Cuidado: Algunos usan manteo - Dirección de Inclinación: (Ejemplo: 65 - 320) véase: Uso de la brújula Freiberger con la notación circulo completo.
Uso de la brújula Brunton con la notación "circulo completo".
b) Medio circulo: circulo: Rumbo/manteo dir. (ej. (ej. 50/65NW) 50/65NW) Este tipo de medición hoy casi no se usa, pero existe todavía: El primer número (ejemplo 50) es el rumbo en una forma azimutal, podría ser un número entre 0º hasta 180º. Siempre hay un rumbo en este segmento. El segundo número es el manteo. Las letras al fin definen la dirección de inclinación. Eso es necesario porque el rumbo es bidireccional y siempre resultan dos posibilidades hacia donde se inclina el plano. Este sistema de notación era bastante fácil y seguro. Especialmente con la brújula Brunton. También con la brújula Freiberger funcionó bastante bien. Lamentablemente en los últimos años se quedó un poco en el olvidado.
) Tipo americano: americano: N rumbo E/W; manteo dir. (ej. N50E;65NW)
c
El tipo de notación más usado en Chile es el tipo americano. N significa el inicio (punto cero) del dato (para planos geológicos siempre se puede usar N; para lineaciones también se necesita "S"). El primer número (ejemplo: 50) significa el rumbo a partir del N. Hay dos posibilidades hacia E como este o hacia W como oeste. El rumbo en este tipo de notación nunca es mayor de 90º. Entonces en el ejemplo tenemos 50º hacia el este. D espués del ";" viene el manteo como se conoce, y como último la dirección de inclinación en letras. El problema de este notación es la gran cantidad de letras y números para definir el plano. Además en el cuadrante N....W se cuenta contra-reloj, en el cuadrante N...E en el sentido del reloj, eso también complica un poco este norma. El uso de este tipo de notación siempre necesita atención y sería mejor verificar los datos tomados o traspasados (especialmente en las horas de la tarde...). véase la brújula Brunton con notación americana.
Los tres tipos de notaciones tectónicos definen matemáticamente la orientación un plano geológico. Para definir un plano se usan una línea fija, que marca la orientación en el plano: La primera posibilidad es el rumbo, la otra es la dirección de inclinación. El Rumbo es la línea horizontal de un plano y marca hacía dos direcciones opuestos. Planos horizontales entonces no tienen un rumbo ( o mejor una cantidad infinita de rumbos). (Definición original: El rumbo es la línea o lineación que resulta por la intersección del plano de interés con un plano horizontal o vertical)
véase mejor descripción del concepto rumbo - manteo - dirección de inclinación
Circulo Completo
Medio circulo
rb / mt di
Tipo americano
N rb E; mt di
rb= rumbo (puede ser 0N rb W; mt di 180º) dir= dirección de inclinación mt= manteo (puede ser 0 - rb: rumbo entre 0-90º (puede ser 0-360º) mt: manteo entre 0-90º mt= manteo (puede ser 0-90º) 90º) di= dirección de inclinación di: dirección de inclinación en letras en letras
dir / mt
Brújula tipo Freiberger Geo-Brunton Brújula Brunton
Brújula Brunton (azimutal) Geo-Brunton Brújula Freiberger
Brújula Brunton Geo-Brunton Brújula Freiberger
L a Br úju la y L os Rumbos Para indicar rumbos la división de la rosa puede hacerse de tres formas: 1.- Circular: Los rumbos se cuentan a partir del norte de 0 º, a 360 º, en el sentido de las agujas del reloj, se indican diciendo solamente el número de grados y su valor se considera siempre positivo. Es el único que se usa actualmente. 2.- Cuadrantal: Los rumbos van de 0 º a 90 º y se cuentan a partir del Norte o sur hacia el Este y Oeste. Se indican primero diciendo el punto cardinal Norte o Sur desde donde se cuentan, a continuación el número de grados y después el punto cardina Leste u Oeste hacia donde está la proa, por lo que al intervenir en operaciones de rumbos se consideran con signo (+) los del primer y tercer cuadrantes y con signo (-) los del segundo y cuarto cuadrantes. Se aconseja convertir los rumbos cuadrantales en circulares para evitar confusiones
3.- Por cuartas: Es un sistema que ya no se emplea regularmente y solo se utiliza para indicar la presencia de algun punto con relación a la proa, por ej.: Un faro abierto a cuatro cuartas, a una cuarta por babor, etc Conversión de Rumbos Existen tres calses de Rumbos: Rumbo magnético: Rm Rumbo de aguja: Ra Rumbo verdadero: Rv
Estos tres rumbos están relacionados con las siguientes expresiones: Rm = Ra + Rv = Ra + Ct recordando también que Ct = dm +
De rumbo de aguja a rumbo magnético: Sabemos que Rm = Ra + , luego acutando como en el ejemplo siguiente: Ej.: Hallar el rumbo magnético sabiendo que el rumbo de aguja es 182 º y el desvío 7º NW. Ra = 182º = - 7º (negativo por ser NW) Rm = 175 º
De rumbo magnético a rumbo de aguja: Sabemos que Rm = Ra + , luego el rumbo de aguja es Ra = Rm Ej.: Hallar el rumbo de aguja sabiendo que el rumbo magnético es 175 º y el desvío a ese rumbo es 5º NW. Rm = 175º
= - 5º (negativo por ser NW) Ra = 180º
De rumbo de aguja a rumbo verdadero: Partimos de la expresión Rv = Ra + Ct que es lo mismo que Rv = Ra +dm + Ej.: Estando navegando en un lugar al Ra = 137 º, dm = 9º y verdadero. Ra = 137 º dm = -9º (negativa por ser NW)
= 2º NE hallar el rumbo
= 2º (positiva por ser NE) Rv = 130 º
De rumbo verdadero a rumbo de aguja Igual que antes partimos de la expresión Rv = Ra +Ct que es lo mismo que Rv = Ra +dm + Despejando obtenemos : Ra = Rv - dm -
, que es lo mismo que Ra = Rv - Ct
Ej.: Hallar Hallar el rumbo de aguja del Rv = 327 º sabiendo que la dm = 13 º NW y el Rv = 327 º dm = -13 º (negativa por ser NW)
= 5 º NE
= 5 º (positivo por ser NE) Ra = 335 º
De rumbo magnético a rumbo verdadero: Partimos de Rv = Ra + Ct que es igual a Rv = Ra + Sabiendo que Rm = Ra +
+ dm.
, la expresión anterior queda Rv = Rm + dm
De rumbo verdadero a rumbo magnético: Ra = Rv -dm
Glosario Estas son algunas palabras cuyo significado deberas conocer: Rumbo: dirección de un objeto con relación al Norte, se mide en grados y en sentido de las agujas del reloj, llamado también azimuth, del árabe a "el " y "zimuth" camino. Ejemplos : el Norte corresponde aun rumbo o azimuth de 000º o 360º y el Oestesuroeste, 247.5º Distancia: situación de un punto dado con referencia a un punto conocido. Declinación Magnética: El ángulo que forma la aguja de la brújula con respecto a la línea que señala el norte verdadero. La aguja imantada de la brújula señala el polo Norte magnético, ubicado en la Bahía de Hudson (Canadá) que se desplaza un poco todos los años, y no al polo geográfico terrestre o verdadero, por donde pasa el eje imaginario de la tierra y donde convergen los meridianos en el norte. Como estos polos están separados mas o menos 2250 km. en cada lugar de la tierra habrá que tener en cuenta cierto ángulo de desviación en grados llamado declinación magnética (también llamada variación magnética). En todos mapa hallaras
la clave que indica los dos Nortes y el ángulo entre el real y el magnético. Hay que tener en cuenta que con la brújula solo se toman rumbos magnéticos, pero con un mapa pueden usarse ambos. Puedes convertir uno al otro con la variación magnética, y para ello sumaras la variación al rumbo, en el caso de convertir rumbo real a magnético, y lo restaras para el caso contrario.
