¿Cómo funciona la brujula Giroscopica?

Un girocompás es una brújula que mira siempre al norte geográfico usando un juego de discos o anillos que giran muy rápido (movidos electrónicamente) y las fuerzas de fricción para aprovechar la rotación de la Tierra.

Un girocompás es esencialmente un giroscopio, una rueda girando montada de forma que su eje quede libre para orientarse en cualquier dirección. Dado que la tierra rota, para un observador estacionario sobre la tierra parecerá que el eje del giroscopio rota una vez cada 24h.

Es el arco de horizonte, entre el norte verdadero y el norte que marca el girocompás. Tiene signo mas o menos (+/-) tal que sumado a la lectura del giro, se obtiene rumbo, demarcación, azimut verdadero.

Las propiedades del giróscopo son dos: la rigidez y la precesión giroscópicas. La Rigidez es la propiedad que tiene todo giróscopo de conservar su eje de giro en una misma dirección del espacio cuando está en movimiento, presentando una resistencia a cambiar la dirección del eje cuando una fuerza es aplicada a él.

Los girocompases se usan ampliamente en los barcos. Tienen dos ventajas principales sobre las brújulas magnéticas: Señalan al norte geográfico, es decir, la dirección del eje de rotación de la Tierra, y no al norte magnético. No se ven afectados por el metal del casco de los barcos.

Azimut Verdadero (Azv): Es el ángulo formado entre el meridiano del lugar y el astro (sol, Luna, estrellas, planetas), medido de 000º a 360º en el sentido de las agujas del reloj, referido al Norte verdadero. Si se mide desde el Norte Magnético se llama Azimut Magnético (Azmag).

Rumbo verdadero (Rv) o de la proa: es el rumbo que marca la línea de crujía del barco con respecto al norte verdadero o geográfico. Rumbo de superficie (Rs): es el rumbo de avance de un barco por efecto del abatimiento, es decir, porque un viento lo desvía del rumbo verdadero.

De acuerdo con la mecánica del sólido rígido, además de la rotación alrededor de su eje de simetría, un giróscopo presenta en general dos movimientos principales: la precesión y la nutación. Este hecho se deduce directamente de las ecuaciones de Euler.

Principios giroscópicos

Dos características importantes del diseño de un instrumento giroscópico son el gran peso para su tamaño, o alta densidad, y la rotación a alta velocidad con cojinetes de baja fricción. Hay dos tipos generales de montaje; el tipo utilizado depende de la propiedad del giroscopio que se utiliza.

Cómo funciona el efecto giroscópico

Este efecto comienza cuando alcanzamos los 30 km/hora y se necesitan tres elementos para que se de: las dos ruedas y el cigüeñal. Las motos son el único vehículo a motor que utilizan el efecto giroscópico, en el que el cigüeñal es la pieza indispensable para que suceda.

Para medir el azimut de una recta, el operador se ubica en cualquier punto de la recta. Sostiene la brújula horizontalmente mirando hacia otro punto de la misma recta, por ejemplo hacia un jalón, alineando las marcas de la brújula con tal punto.

Azimut: Ángulo formado por una línea de dirección utilizando como línea de base los meridianos que convergen en el Norte geográfico.

Se mide en grados desde el punto cardinal Norte en el sentido de las agujas del reloj, o sea Este-Sur-Oeste-Norte. Por proyección vertical, entendemos el corte con el horizonte que tiene el círculo máximo que pasa por el cenit y el astro. Es una de las dos coordenadas horizontales, siendo la otra la altura.

Cuando se mide un rumbo de 0° hacia el norte, se le denomina “Norte Franco” igualmente cuando tenemos 0° hacia el Sur se le llama “Sur Franco”. En el caso de orientaciones de 90° hacia el Este tenemos un rumbo “Este”, de igual manera con 90°, al Oeste se tiene un rumbo “Oeste” .

Ya sabiendo que existen estos tres nortes, diremos que habrá tres tipos de rumbos, Rumbo verdadero, Rumbo magnético y rumbo de aguja. Rumbo verdadero es el ángulo medido desde el norte verdadero, el rumbo magnético sería medido desde el norte magnético y el rumbo de aguja, desde el norte de aguja.

El azimut (o acimut) es el ángulo que forman el Norte geográfico y la proyección vertical de un cuerpo celeste sobre el horizonte del observador situado a una determinada latitud. Se mide en grados desde el punto cardinal Norte en el sentido de las agujas del reloj (Este- Sur – Oeste – Norte).

Los acelerómetros y giroscopios son los sensores de elección para la adquisición de información de aceleración y giratoria en drones, teléfonos celulares, automóviles, aeroplanos y dispositivos IoT móviles.

Por tanto, el efecto giroscópico es el que hace que las ruedas, que conservan el ángulo de inclinación, sean las responsables de que una moto pueda sufrir una gran inclinación y no se caiga al suelo debido a la gravedad. Como sabemos, el efecto giroscópico nos permite trazar las curvas sin caernos.

Las propiedades giroscópicas que se buscan son aquellas que suministran al piloto de una aeronave información continua sobre la posición de la aeronave en alabeo, cabeceo y guiñada. El giróscopo está compuesto por un rotor, una cuna y una portacuna, además del eje.

El giroscopio fue inventado por Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) en 1852 y le permitió observar el giro de la tierra. El aparato consiste en un pie del que se suspende mediante ágatas, un brazo horizontal que puede rotar en dicho plano mediante una articulación dispuesta a tal fin.

Un indicador de rumbo, también llamado giroscopio direccional, consiste en un giroscopio impulsado por presión que muestra el rumbo que sigue una aeronave. Hay 360 posiciones de rumbo que se correlacionan con la dirección en la que se dirige o el rumbo de la brújula.

Se utilizan en aplicaciones que incluyen: movimiento de robótica, interfaces de usuario basadas en gestos, teléfonos móviles, detectores de vuelco del chasis de un vehículo, medición inercial y estabilización de plataformas. Los giroscopios se basan en tecnología de sistemas microeléctromecánicos (MEMS).

El giroscopio es otro sensor que mide la aceleración no gravitacional, y que está destinado a complementar la información sobre la orientación del móvil que ofrece el acelerómetro. Para eso, añade una cuarta dimensión de movimiento que mide la rotación o el giro del móvil.

Éste equilibrio de fuerzas entre las ruedas y el cigüeñal comienza cuando alcanzamos la velocidad mínima de 30km/h. A partir de esta velocidad, la moto, gracias al efecto giroscópico, mantendrá el equilibrio por sí sola.

Sostenga la brújula nivelada al nivel de los ojos. Apunte con su ojo dominante manteniendo la brújula nivelada. Gire el limbo hasta que la aguja que marca el norte (roja) esté sobre la flecha de declinación. Lea los grados en el índice del limbo, ese es el rumbo del punto A al punto B.

El azimut se da en grados respecto al Norte en sentido horario; por ejemplo, 90° indicará que el Sol está al Este. La altura (ángulo de elevación) se da en grados respecto a la horizontal; por ejemplo, 90° indicará un Sol totalmente cenital.