UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
TEMA: ESTACION TOTAL Sokkia SET 610k/630Rk
ASIGNATURA: TOPOGRAFIA MINERA (Practica N° 3) DOCENTE: ING. PEDRO LUIS CHALCO UTANI ALUMNO: CALLALLI ALATA ALBERTH
111105
FECHA DE REALIZACIÓN:
02/12/2016
FECHA DE ENTREGA:
09/12/2016
ABANCAY – APURÍMAC
2016
INTRODUCCION Levantamiento topográfico son empleados con la finalidad de transformar el relieve condicionándolo para favorecer la comodidad y el beneficio de la humanidad, sin interesar si el relieve sea regular o bastante llano, esto se desarrolla de manera más sencilla con levantamientos estaciones totales porque simplifica las operaciones de gabinete. Análogo al teodolito este tipo de levantamiento deberá estar bien orientado y debidamente identificado. Tiene la ventaja de ser un método rápido en su aplicación y se obtienen resultados de acuerdo al área cubierta y el equipo empleado. La desventaja es que no es aplicable en zonas extensas ni de relieve sumamente quebrado o cuando la zona está cubierta de vegetación que no permita visualizar los vértices alevantar.El instrumento que se utiliza generalmente es el teodolito que es un instr umento destinado a ubicar un objeto a cierta distancia mediante la medida de ángulos con respecto al horizonte y con respecto a los puntos cardinales, este depende de que proyecto se está realizando y de la economía, en nuestra practica de campo se realizara ya terminando el ciclo lo que es manejo de estación total. La estación total al igual que el teodolito requiere ser montado en un trípode que es un accesorio aparte. Este es un aparato electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanció metro y un microprocesador un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido(LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanció metro, trackeador (seguidor de trayectoria) y en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programassencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de azimuts y distancias.
I.
OBJETIVO o El principal objetivo de la práctica es conocer el uso y manejo de los instrumentos como es la estación total; ya que este instrumento es básico para cualquier trabajo topográfico, y nosotros como ingenieros de minas estamos en la obligación de conocerlo; para gracias a esto tener la localización en coordenadas de los puntos a levantar. o Conoces las partes de la estación total, la manera correcta de instalar el equipo, y el modo como se debe iniciar un levantamiento topográfico. II.
BASES TEÓRICAS 1. Definición Se denomina estación total a un instrumento electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro, un microprocesador, un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora son: calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias .La estación total integra instrumentos como: o Teodolito o Cinta métrica o distancio metro o Nivel de precisión o Libreta de campo Es justo notar que en una medición con Estación Total se obtiene una precisión laser en distancias y una precisión digital en los ángulos, a diferencia del Teodolito y el Nivel que utilizan una precisión óptica para medición de ángulos y distancias. Además a partir de ambas variables (ángulos y distancias verticales y horizontales) mas la ubicación actual la Estación Total calcula y almacena las coordenadas geográficas de cada punto observado (N, E, Z) eliminando la
necesidad de realizar cálculos complejos levantamiento en un software CAD.
para
digitalizar
el
La empresa japonesa SOKKIA se dedica a la fabricación y comercialización de equipos topográficos como la Estación Total, y este manual se basa en el uso del Modelo SET520k. 2. Aplicación general Una Estación Total alcanza su máxima funcionalidad en la Ingeniería de Alta Precisión Topográfica, esto es en la construcción de Carreteras, Puentes, Edificios, Redes de Tuberías o conductos, Represas, etc. En todas estas estructuras la precisión es un requisito indispensable para el funcionamiento óptimo de la obra. En la Ingeniería de la construcción la Estación Total cumple con 2 funciones esenciales:
Levantamiento: Medición y representación de la realidad física existente en el terreno. Replanteo: Trazar sobre el terreno el diseño de una obra ya estudiada y proyectada. En el tema de Catastro, es factible el uso de una Estación Total en zonas urbanas solamente debido a que el costo económico y el rendimiento se desfasan demasiado en zonas rurales, volviéndose ineficiente su aplicabilidad. Además es muy probable que en zonas urbanas su uso se vea restringido al levantamiento de los frentes de las propiedades por las limitaciones de visibilidad de los vértices posteriores de los lotes, y lo logra con una precisión inmejorable. En este caso habrá que combinar el método con el uso de la cinta métrica y brújula para la medición de la geometría interna de los predios. De cualquier forma no se debe olvidar que en catastro la aplicación de la Estación Total cumple una sola función 3. Historia
La primera estación total encontrada es de Trimble modelo GEODIMETER de 1971, luego el modelo GUPPY fabricada en 1976 por TOPCON, entre otra s. Al ser una suma de instrumentos su avance va en función de la innovación tecnológica de sus diferentes componentes, en 1990 se comercializo la E.T. Robótica, 1993 se sumo la recepción GPS, y en 2003 la tecnología R-Track para el rastreo de señal LC2, permite que el trabajo con una estación total sea más dinámico y de gran precisión. En relación al manejo de información inicialmente se leía en display y se transcribía en la libreta de campo; luego al aparecer las libretas electrónicas esta información era pasada al ordenador con el programa usado según el modelo o marca. Actualmente los equipos tienen micro procesadores incluidos que permiten realizar varias etapas en paralelo. Podemos encontrar equipos fabricados por empresas como SOKKIA, LEICA, STONE, SPECTRA, PENTAX, NIXON, TOPCON, etc. 4. Tipos de estaciones totales Existen varios tipos entre los que podemos encontrar en el siguiente cuadro: Tipos
Convenciona l
Observaciones Pantalla alfanumérica , requiere prismas reflectantes La plomada suele ser óptica
Sensibles a la lluvia La transmisión de datos se hace por usb, o Bluetooth
El distanciometres ópticoelectrónico EDM Plomada laser (electrónicas) Mejor resistencia al medio ambiente Requiere un solo prisma
La distancia horizontal, la diferencia de alturas y las coordenadas se calculan automáticamente.
Medidor electrónico de ángulos
Con GPS
El sistema de navegación satelital permite controlar el instrumento desde un lugar independiente
no funcionan en interiores ni debajo de una cobertura de árboles muy densa
Robóticas
Medición sin prisma de hasta 2000m en series 9000. Registro fotográfico.
Diseño avanzado, liviano y resistente.
Medición asistida con imagen, registro
5. Funcionamiento El levantamiento, trazo y replanteo se basa en la triangulación, se establecen dos puntos con coordenadas conocidas o asumidas (Stn coordinate y Back sight), luego se ubica la Estación Total en el punto Stn, y desde este se mira hacia el back sight, marcando la recta base desde donde se tomaran todos los datos posteriores. Finalmente se empieza la observación, de todos los puntos a levantar. Generalmente se requiere introducir los datos de altura del instrumento, las coordenadas de la estación y el segundo punto (back sight) en el programa instalado. El montaje de la estación suele tomar 3 minutos en campo (15 en principiantes), y se realiza del siguiente modo: Selección y marcado del punto de control topográfico (pintura roja, marcadores, etc) Montaje y centrado del instrumento, se elegirá un punto con buena visibilidad hacia la mayor cantidad de puntos, ejemplo un cruce de calle. 1. Se nivela primero el trípode centrando la burbuja del nivel circular con el manejo de dos patas del mismo, Luego con la base niveladora utilizando los tornillos de nivelación, se comprueba girando el instrumento y verifica cuando la burbuja se mantiene en la misma posición. Se verifica finalmente el punto topográfico y se corrige de ser necesario. 2. Otra opción es la nivelación por pantalla, ahorra tiempo al corregir solo los tornillos. 3. Dependiendo del modelo elegido se introducen los datos que solicite cada programa; de no tener un punto conocido se puede asumir de inicio coordenadas NO, EO, o SO, con valores de
5000, 5000 o 1000, el back sight es mejor ubicarlo a una distancia conveniente como 10 o 100mts. Se recomienda que el ángulo “0” sea el del norte magnético. 4. Finalmente se descargan los datos en la PC, o se supervisan en el momento a distancia, los sofwars mas usados son: Prolink ( *.ssp, *.sdr) o Cad (*.dxf, *.txt), entre otros. Esto se puede resumir en los siguientes pasos: o Centra y Nivelar la E.T. en el punto elegido y marcar dicho punto. o Orientar el levantamiento ubicando el Back sight o procede a la observación ubicando punto por punto 6. Partes y accesorios El aparato completo está formado por varias partes indispensables y accesorios para su correcto desempeño. Cada parte o accesorio cumple con una función específica que el técnico debe conocer. Las partes indispensables son: o TRIPODE: Es la estructura sobre la que se monta el aparato en el terreno. o BASE NIVELADORA: Es una plataforma que usualmente va enganchada al aparato, sirve para acoplar la Estación Total sobre el Trípode y para nivelarla horizontalmente. Posee 3 tornillos de nivelación y un nivel circular. o ESTACION TOTAL: Es el aparato como tal, y básicamente está formado por un lente telescópico con objetivo laser, un teclado, una pantalla y un procesador interno para cálculo y almacenamiento de datos. Funciona con baterías de litio recargables. o PRISMA: Es conocido como objetivo (target) que al ubicarse sobre un punto desconocido y ser observado por la Estación Total capta el laser y hace que rebote de regreso hacia el aparato. Un levantamiento se puede realizar con un solo prisma pero para mejorar el rendimiento se usan al menos dos de ellos. o BASTON PORTA PRISMA: Es una especie de bastón metálico con altura ajustable, sobre el que se coloca el prisma. Posee un nivel circular para ubicarlo con precisión sobre un punto en el terreno. Se requiere un bastón por cada prisma en uso.
Entre los accesorios más comunes tenemos: o BRUJULA: Usualmente viene incluida en el paquete, al ensamblarla al aparato sirve para orientar la Estación Total hacia el Norte Magnético en el caso que se deba trabajar con coordenadas asumidas. o CARGADOR: Tiene capacidad para cargar 2 baterías simultáneamente por medio de corriente alterna (AC, 110 voltios). Una batería cargada brindar un servicio aproximado de 6 horas de trabajo continuo en campo, por lo que siempre deberá contarse con una batería adicional cargada. o HERRAMIENTAS: Es un juego formado por pinzas, desarmador, escobilla y franela para realizar el mantenimiento normal del aparato. o MALETA PORTATIL: Es un estuche plástico rígido con protección interna de espuma sintética para transportar el aparato a salvo de golpes y de la intemperie como la humedad, polvo, etc. o CABLE DE DESCARGA:Cable especial para descarga de datos del aparato a una computadora. El tipo de salida usual es ahora hacia puerto USB.
7. Sistema de medición Las distancias se miden por ondas electromagnéticas de distinta frecuencia, (microndas o infrarrojas) o por rayo láser que comunica la E.T. con un prisma instalado en un bastón. Los modelos robóticos usan distanciometros sin prisma.
La medición angular se hace en grados sexagesimales y en centesimales, y la precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2000 y 5000 metros dependiendo de los equipos y prismas- Las unidades de medida se dan en gonio que es equivalente a 1/200ñ, y alcanzan los 2000m de distancia. 8. Estación total vs sistemas satelitales La gran ventaja que mantiene la Estación Total contra los sistemas satelitales son los trabajos bajo techo y subterráneos, además de aquellos donde el operador no puede acceder, como torres eléctricas o riscos, y que con sistemas de medición sin prisma de hasta 3000m (a la fecha) estos levantamientos se pueden hacer por una persona y desde un sólo punto, aunque en este aspecto los Escáners Láser y la tecnología LIDAR han estado ganando terreno. “El GNSS (Sistema Satelital de Navegación Global, por sus siglas en inglés) abarca sistemas como el GPS, antes conocido como Navstar, de E.E.U.U., el GLONASS, de Rusia, El COMPASS de China y el GALILEO de la Unión Europea. Las ventajas del GNSS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma; y aunque con la tecnología de Estación Total Robótica, esto ya no es necesario, el precio de los sistemas GNSS ha bajado tanto que han ido desplazando a aquellas en campo abierto. Por otra parte, la estación total exige que
exista una línea visual entre el aparato y el prisma (o punto de control), lo que es innecesario con el GNSS, aunque por su parte el GNSS requiere al operario situarse en dicho punto, lo cual no siempre es posible.
III.
DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS
GPS Estación total Sokkia SET 610k/630Rk Prisma Wincha Brújula Trípode
2. TRABAJO DE CAMPO o El día sábado 02/12/2016, los estudiantes de topografía nos movilizamos y preparan el equipo a utilizar con el cuidado o las seguridades respectivas, al igual que el personal a participar de la operación. o En el sitio de investigación, se toman las decisiones pertinentes, tales como la ubicación de los equipos, distribución de los grupos de estudiantes en el área. o Montaje de la estación total Durante el trabajo de campo la parte más ardua es realmente el montaje del instrumento sobre un punto topográfico. Puede llegar a ser difícil para un técnico sobre todo considerando las irregularidades del terreno y el agotamiento físico, considere que durante un levantamiento será necesario mover e instalar de nuevo el aparato en muchas ocasiones, y para que esto no afecte el rendimiento del trabajo en campo se debería realizar este procedimiento en un lapso no mayor a 3 minutos en situaciones más o menos regulares. Esto se logra solamente con la práctica continua, ya que al hacerlo por primera vez es común que una persona tarde aproximadamente 15 minutos en realizar el montaje. El procedimiento de montaje se puede subdividir en 3 partes secuenciales:
1. Selección y Marcado del Punto de Control Topográfico. 2. Montaje y Centrado del Instrumento. 3. Nivelación del aparato. o Selección y marcado del punto de control topográfico Esta es una forma de llamar al punto sobre el terreno donde se desea montar el aparato. Esta selección no tiene ninguna complicación más que la de tomar en cuenta las siguientes recomendaciones: Buena visibilidad, ya que mover e instalar de nuevo el aparato resulta a veces tedioso se debe escoger una ubicación estratégica desde la que se puedan observar la mayor cantidad de puntos posibles. Usualmente escogemos el centro en un cruce de calles, ya que desde este punto tenemos la mejor visibilidad posible en 4 direcciones diferentes. Además visualizamos adecuadamente el siguiente punto de control topográfico. Seguridad personal y del equipo topográfico, sobre todo en calles donde existe un tráfico constante de vehículos se requiere tomar precauciones y probablemente escoger el centro de la calle no sea la mejor alternativa. Para prevenir accidentes el personal de campo deberá usar chalecos refractivos y colocar conos de precaución alrededor del aparato en el sentido del trafico. 1. montaje y centrado del instrumento Un adecuado montaje del instrumento facilitara enormemente el Centrado y Nivelación del Aparato, y por ello se debe realizar correctamente siguiendo las mejores prácticas recomendadas por el fabricante, estas se explican gráficamente para un mejor entendimiento. Monte el Trípode, tomándolo con las patas cerradas apóyelo de pie sobre el punto, suelte los seguros para que las patas se extiendan libremente y levántelo desde la plataforma superior hasta más o menos el nivel de la barbilla del operador, cierre los 3 seguros para fijar la extensión de las patas. Separe las patas del trípode asegurándose de que están a igual distancia y que la cabeza del trípode este mas o menos nivelada. Coloque el trípode de forma que la cabeza este por
encima del punto topográfico y luego fije bien las patas al suelo.
Instale el instrumento sobre la cabeza del trípode, sujetándolo con una mano apriete el tornillo de centrado de la parte inferior de la unidad para asegurarse de que este firmemente atornillado al trípode. Para la nivelación se debe seguir un procedimiento específico, de lo contrario podría no lograrlo o tomarle demasiado tiempo. Con la practica continua no representara ningún problema realizarlo bien en un par de minutos. Además separamos el proceso en Nivelación 1 (trípode) y Nivelación 2 (Base Niveladora).
Nivelación 1, centre la burbuja del nivel circular ya sea acortando la pata del trípode más próxima a la burbuja, o bien alargando la pata más alejada de la burbuja. Ajuste una pata más para centrar la burbuja. Es importante que en este proceso solamente ajuste 2 patas, la primera será la que se encuentre mas alineada con la burbuja, con este ajuste debe alinear la burbuja exactamente contra otra pata y esa será la segunda pata de ajuste para centrar la burbuja.
2. 3. 4. 5. 6.
Nivelación 2, Afloje el tornillo de apriete horizontal para girar la parte superior del instrumento hasta que el nivel tubular este paralelo a una línea situada entre los tornillos A y B de nivelación de la base. Centre la burbuja de aire moviendo los tornillos A y B de nivelación de la base simultáneamente y en direcciones opuestas (ambos hacia adentro o ambos hacia afuera). La burbuja se mueve hacia el tornillo que se gire en sentido horario.
nivelación electrónica o de pantalla. selección del archivo de trabajo orientar la estación. poner coordenadas. operación y calculo de área del polígono
IV.
RECOMENDACIONES ټPara finalizar cabe resaltar que la finalidad de este texto es que los lectores vean la facilidad y accesibilidad al manejar este tipo de tecnología, y que sirva de respaldo o como un pequeño manual de usuario, dependerá del lector ampliar los conocimientos sobre su uso ya que en este trabajo se abordan solamente el uso básico de la estación total. ټEn la ejecución de los trabajo de campo se cuestiono la utilización de este instrumento, por factores climáticos, por el tipo de terreno (bastante accidentado), así como por la falta de práctica de los integrantes de la brigada pero aun así se superaron estos pequeños inconvenientes. ټResta por comentar en el apartado de pros y contras del uso de la estación total, y no por ello de menor importancia, ya que me atrevería a decir que es de los comentarios que mayor cuidado debe de tener el operador y el cadenero al realizar un levantamiento topográfico con cualquier tipo de estación total que requiera de un prisma reflector V.
CONCLUSIONES Considerando las necesidades de cada obra, trabajar con una Estación Total supone una ventaja en términos de calidad y eficiencia. Por tanto toca a los operadores y supervisores lograr el máximo rendimiento. Analizar la Estación Total me ha permitido saber como el avance tecnológico permitirá hacer realidad proyectos antes poco posibles, y personalmente es muy motivador
VI.
ANEXOS
Reconocimiento u manejo de la estación total
montaje de la estación total y nivelación
VII.
BIBLIOGRAFIA 1. Aculco Ceja Jesús, Arriaga Medina Juan Carlos, Galicia Carriola José Silvestre, “Seminario de Topografía”, Instituto Politécnico Nacional,
2. 3. 4.
5.
Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos Número 1 “Gonzalo Vázquez Vela”, México D.F. 1985 McCormac, Jack, “Topografía”, México, Limusa Wiley 2004 Cruz Meléndez Eduardo, “Apuntes de Topografía Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura U.Z”., 2002-2007. López Pérez Mauricio,” Apuntes del curso de Planimetría y Altimetría”, Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos Número 1, “Gonzalo Vázquez Vela”. Manual de Operación de Estación Total Trimble 3600
6. Rodríguez Méndez Anastasio, “Apuntes de topografía”, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura U.Z. 7. www.trimble.com 8. http://www.elocal.gob.mx/work/templates/enciclo/hidalgo/municipios/1 3004a.htm 9. http://www.geocities.com/cdqc111774/office/survey.htm
